JP2008288214A - Lithium-ion secondary battery - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a battery with a high capacity capable of improving battery characteristics such as cycle characteristics. <P>SOLUTION: The battery has a spirally-wound electrode body 20 wherein a positive electrode 21 and negative electrode 22 are spirally wound via a separator 23. The negative electrode 11 includes at least one kind of a group of a simple substance, an alloy, a compound of a metal element or a semimetal element capable of forming lithium and an alloy. An electrolytic solution wherein electrolyte salt is dissolved in a solvent is impregnated in the separator 23. For the electrolyte salt, a light metal salt having a B-O bond or P-O bond such as difluoro (oxalato-O, O') lithium borate and tetra fluoro (oxalato-O, O') lithium phosphate can be used. By forming a stable coating, decomposition reaction of the solvent can be restrained, and reaction between the negative electrode 22 and the solvent can be prevented. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、正極および負極と共に電解質を備えたリチウムイオン二次電池に関する。   The present invention relates to a lithium ion secondary battery including an electrolyte together with a positive electrode and a negative electrode.

近年、携帯電話,PDA(Personal Digital Assistant;個人用携帯型情報端末機器)あるいはノート型コンピュータに代表される携帯型電子機器の小型化、軽量化が精力的に進められ、その一環として、それらの駆動電源である電池、特に二次電池のエネルギー密度の向上が強く望まれている。   In recent years, mobile electronic devices such as mobile phones, PDAs (Personal Digital Assistants) or notebook computers have been energetically reduced in size and weight, and as part of these efforts, Improvement of the energy density of a battery as a driving power source, particularly a secondary battery is strongly desired.

高エネルギー密度を得ることができる二次電池としては、負極にリチウム合金を用いた電池が開発されている(例えば、特許文献1および2参照。)。
特開平6−325765号公報 特開平7−230800号公報
As a secondary battery capable of obtaining a high energy density, a battery using a lithium alloy as a negative electrode has been developed (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
JP-A-6-325765 JP-A-7-230800

しかしながら、リチウム合金は、充放電を繰り返すと、激しい膨張および収縮により粉砕して微細化するという問題があった。よって、これを負極に用いると、粒子の割れによる微細化または負極中における粒子同士の接触面積の低下により電子伝導性が低下したり、表面積の増大に起因して溶媒の分解反応が促進され、サイクル特性が十分でないという問題があった。   However, when the charge and discharge are repeated, the lithium alloy has a problem of being pulverized and refined due to severe expansion and contraction. Therefore, when this is used for the negative electrode, the electron conductivity is reduced due to the fineness due to particle cracking or the reduction of the contact area between the particles in the negative electrode, or the decomposition reaction of the solvent is promoted due to the increase in the surface area, There was a problem that the cycle characteristics were not sufficient.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、高容量で、かつサイクル特性などの電池特性を向上させることができるリチウムイオン二次電池を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a lithium ion secondary battery having a high capacity and capable of improving battery characteristics such as cycle characteristics.

本発明によるリチウムイオン二次電池は、正極および負極と共に電解質を備えたものであって、負極は、負極集電体と、負極集電体に設けられた負極活物質層とを有し、負極活物質層は、負極活物質として、ケイ素の単体、ケイ素の合金、スズの単体、スズの合金、SiB4 、SiB6 、Mg2 Si、Mg2 Sn、Ni2 Si、TiSi2 、MoSi2 、CoSi2 、NiSi2 、CaSi2 、CrSi2 、Cu5 Si、FeSi2 、MnSi2 、NbSi2 、TaSi2 、VSi2 、WSi2 、ZnSi2 、SiC、Si3 4 、Si2 2 O、SiOv (0<v≦2)、SnOw (0<w≦2)、SnSiO3 、LiSiOおよびLiSnOからなる群のうちの少なくとも1種を含み、電解質は、ジフルオロ[オキソラト−O,O’]ホウ酸リチウム、テトラフルオロ[オキソラト−O,O’]リン酸リチウム、ビス[オキソラト−O,O’]ホウ酸リチウム、ジフルオロジ[オキソラト−O,O’]リン酸リチウムおよびトリス[オキソラト−O,O’]リン酸リチウムのうちのいずれか1種のリチウム塩を含むものである。 A lithium ion secondary battery according to the present invention includes an electrolyte together with a positive electrode and a negative electrode. The negative electrode includes a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer provided on the negative electrode current collector. The active material layer is composed of a simple substance of silicon, an alloy of silicon, a simple substance of tin, an alloy of tin, SiB 4 , SiB 6 , Mg 2 Si, Mg 2 Sn, Ni 2 Si, TiSi 2 , MoSi 2 as a negative electrode active material, CoSi 2, NiSi 2, CaSi 2 , CrSi 2, Cu 5 Si, FeSi 2, MnSi 2, NbSi 2, TaSi 2, VSi 2, WSi 2, ZnSi 2, SiC, Si 3 N 4, Si 2 N 2 O, It contains at least one member selected from the group consisting of SiO v (0 <v ≦ 2), SnO w (0 <w ≦ 2), SnSiO 3 , LiSiO and LiSnO, and the electrolyte is difluoro [oxolato-O, O ′]. Ho Lithium acid, tetrafluoro [oxolato-O, O '] lithium phosphate, bis [oxolato-O, O'] lithium borate, difluorodi [oxolato-O, O '] lithium phosphate and tris [oxolato-O, O '] It contains any one lithium salt of lithium phosphate.

本発明によるリチウムイオン二次電池によれば、負極が負極活物質として上記したケイ素の単体、合金および化合物、並びにスズの単体、合金および化合物からなる群のうちの少なくとも1種を含み、電解質がジフルオロ[オキソラト−O,O’]ホウ酸リチウム、テトラフルオロ[オキソラト−O,O’]リン酸リチウム、ビス[オキソラト−O,O’]ホウ酸リチウム、ジフルオロジ[オキソラト−O,O’]リン酸リチウムおよびトリス[オキソラト−O,O’]リン酸リチウムのうちのいずれか1種のリチウム塩を含むようにしたので、電解質の分解反応を抑制することができる。また、負極と電解質との反応を防止することができる。よって、高い容量を得ることができると共に、充放電効率を向上させることができ、サイクル特性などの諸特性を向上させることができる。   According to the lithium ion secondary battery of the present invention, the negative electrode includes at least one selected from the group consisting of the simple substance, alloy, and compound of silicon described above as the negative electrode active material, and the simple substance, alloy, and compound of tin, and the electrolyte Difluoro [oxolato-O, O ′] lithium borate, tetrafluoro [oxolato-O, O ′] lithium phosphate, bis [oxolato-O, O ′] lithium borate, difluorodi [oxolato-O, O ′] phosphorus Since any one lithium salt of lithium acid and tris [oxolato-O, O ′] lithium phosphate is included, the decomposition reaction of the electrolyte can be suppressed. In addition, the reaction between the negative electrode and the electrolyte can be prevented. Therefore, a high capacity can be obtained, charge / discharge efficiency can be improved, and various characteristics such as cycle characteristics can be improved.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の一実施の形態に係る二次電池の断面構造を表すものである。この二次電池は、いわゆる円筒型といわれるものであり、ほぼ中空円柱状の電池缶11の内部に、帯状の正極21と負極22とがセパレータ23を介して巻回された巻回電極体20を有している。電池缶11は、例えばニッケル(Ni)のめっきがされた鉄(Fe)により構成されており、一端部が閉鎖され他端部が開放されている。電池缶11の内部には、巻回電極体20を挟むように巻回周面に対して垂直に一対の絶縁板12,13がそれぞれ配置されている。   FIG. 1 shows a cross-sectional structure of a secondary battery according to an embodiment of the present invention. This secondary battery is a so-called cylindrical type, and a wound electrode body 20 in which a belt-like positive electrode 21 and a negative electrode 22 are wound through a separator 23 inside a substantially hollow cylindrical battery can 11. have. The battery can 11 is made of, for example, iron (Fe) plated with nickel (Ni), and has one end closed and the other end open. Inside the battery can 11, a pair of insulating plates 12 and 13 are arranged perpendicular to the winding peripheral surface so as to sandwich the winding electrode body 20.

電池缶11の開放端部には、電池蓋14と、この電池蓋14の内側に設けられた安全弁機構15および熱感抵抗素子(Positive Temperature Coefficient;PTC素子)16とが、ガスケット17を介してかしめられることにより取り付けられており、電池缶11の内部は密閉されている。電池蓋14は、例えば、電池缶11と同様の材料により構成されている。安全弁機構15は、熱感抵抗素子16を介して電池蓋14と電気的に接続されており、内部短絡あるいは外部からの加熱などにより電池の内圧が一定以上となった場合にディスク板15Aが反転して電池蓋14と巻回電極体20との電気的接続を切断するようになっている。熱感抵抗素子16は、温度が上昇すると抵抗値の増大により電流を制限し、大電流による異常な発熱を防止するものである。ガスケット17は、例えば、絶縁材料により構成されており、表面にはアスファルトが塗布されている。   At the open end of the battery can 11, a battery lid 14, a safety valve mechanism 15 provided inside the battery lid 14 and a heat sensitive resistance element (Positive Temperature Coefficient; PTC element) 16 are interposed via a gasket 17. It is attached by caulking, and the inside of the battery can 11 is sealed. The battery lid 14 is made of, for example, the same material as the battery can 11. The safety valve mechanism 15 is electrically connected to the battery lid 14 via the heat sensitive resistance element 16, and the disk plate 15A is reversed when the internal pressure of the battery exceeds a certain level due to an internal short circuit or external heating. Thus, the electrical connection between the battery lid 14 and the wound electrode body 20 is cut off. When the temperature rises, the heat sensitive resistance element 16 limits the current by increasing the resistance value and prevents abnormal heat generation due to a large current. The gasket 17 is made of, for example, an insulating material, and asphalt is applied to the surface.

巻回電極体20は、例えば、センターピン24を中心に巻回されている。巻回電極体20の正極21にはアルミニウムなどよりなる正極リード25が接続されており、負極22にはニッケルなどよりなる負極リード26が接続されている。正極リード25は安全弁機構15に溶接されることにより電池蓋14と電気的に接続されており、負極リード26は電池缶11に溶接され電気的に接続されている。   The wound electrode body 20 is wound around a center pin 24, for example. A positive electrode lead 25 made of aluminum or the like is connected to the positive electrode 21 of the spirally wound electrode body 20, and a negative electrode lead 26 made of nickel or the like is connected to the negative electrode 22. The positive electrode lead 25 is electrically connected to the battery lid 14 by being welded to the safety valve mechanism 15, and the negative electrode lead 26 is welded to and electrically connected to the battery can 11.

図2は、図1に示した巻回電極体20の一部を拡大して表すものである。正極21は、例えば、対向する一対の面を有する正極集電体21Aと、正極集電体21Aの両面あるいは片面に設けられた正極活物質層21Bとを有している。正極集電体21Aは、例えば、アルミニウム箔,ニッケル箔あるいはステンレス箔などの金属箔により構成されている。正極活物質層21Bは、例えば、正極活物質として、リチウムを吸蔵および離脱することが可能な正極材料を含んで構成されている。   FIG. 2 shows an enlarged part of the spirally wound electrode body 20 shown in FIG. The positive electrode 21 includes, for example, a positive electrode current collector 21A having a pair of opposed surfaces and a positive electrode active material layer 21B provided on both surfaces or one surface of the positive electrode current collector 21A. The positive electrode current collector 21A is made of, for example, a metal foil such as an aluminum foil, a nickel foil, or a stainless steel foil. The positive electrode active material layer 21B includes, for example, a positive electrode material capable of inserting and extracting lithium as a positive electrode active material.

リチウムを吸蔵および離脱することが可能な正極材料としては、エネルギー密度を高くするために、リチウムと遷移金属元素と酸素とを含むリチウム含有化合物を含有することが好ましく、中でも、遷移金属元素として、コバルト(Co),ニッケルおよびマンガン(Mn)からなる群のうちの少なくとも1種を含むものを含有すればより好ましい。このようなリチウム含有化合物としては、例えば、LiCoO2 あるいはLiNiCoO2 が挙げられる。 The positive electrode material capable of inserting and extracting lithium preferably contains a lithium-containing compound containing lithium, a transition metal element, and oxygen in order to increase the energy density. It is more preferable if it contains at least one member selected from the group consisting of cobalt (Co), nickel and manganese (Mn). Examples of such a lithium-containing compound include LiCoO 2 and LiNiCoO 2 .

なお、このような正極材料は、例えば、リチウムの炭酸塩,硝酸塩,酸化物あるいは水酸化物と、遷移金属の炭酸塩,硝酸塩,酸化物あるいは水酸化物とを所望の組成になるように混合し、粉砕した後、酸素雰囲気中において600℃〜1000℃の範囲内の温度で焼成することなどにより調製される。   Such a positive electrode material is prepared by, for example, mixing lithium carbonate, nitrate, oxide or hydroxide with transition metal carbonate, nitrate, oxide or hydroxide so as to have a desired composition. And then pulverized and then fired at a temperature in the range of 600 ° C. to 1000 ° C. in an oxygen atmosphere.

正極活物質層21Bは、また、例えば導電剤を含んでおり、必要に応じて更に結着剤を含んでいてもよい。導電剤としては、例えば、黒鉛,カーボンブラックあるいはケッチェンブラックなどの炭素材料が挙げられ、そのうちの1種または2種以上が混合して用いられる。また、炭素材料の他にも、導電性を有する材料であれば金属材料あるいは導電性高分子材料などを用いるようにしてもよい。結着剤としては、例えば、スチレンブタジエン系ゴム,フッ素系ゴムあるいはエチレンプロピレンジエンゴムなどの合成ゴム、またはポリフッ化ビニリデンなどの高分子材料が挙げられ、そのうちの1種または2種以上が混合して用いられる。例えば、図1に示したように正極21および負極22が巻回されている場合には、結着剤として柔軟性に富むスチレンブタジエン系ゴムあるいはフッ素系ゴムなどを用いることが好ましい。   The positive electrode active material layer 21B also contains, for example, a conductive agent, and may further contain a binder as necessary. Examples of the conductive agent include carbon materials such as graphite, carbon black, and ketjen black, and one or more of them are used in combination. In addition to the carbon material, a metal material or a conductive polymer material may be used as long as it is a conductive material. Examples of the binder include synthetic rubbers such as styrene butadiene rubber, fluorine rubber or ethylene propylene diene rubber, or polymer materials such as polyvinylidene fluoride, and one or more of them are mixed. Used. For example, when the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are wound as shown in FIG. 1, it is preferable to use a styrene butadiene rubber or a fluorine rubber having high flexibility as the binder.

負極22は、例えば、対向する一対の面を有する負極集電体22Aと、負極集電体22Aの両面あるいは片面に設けられた負極活物質層22Bとを有している。負極集電体22Aは、例えば、銅(Cu),ステンレス,ニッケル,チタン(Ti),タングステン(W),モリブデン(Mo)あるいはアルミニウムなどにより構成することが好ましく、中でも、負極活物質層22Bとの合金化を起こしやすい金属により構成した方がより好ましい場合もある。例えば、後述するように負極活物質層22Bがケイ素(Si)またはスズ(Sn)の単体,合金および化合物からなる群のうちの少なくとも1種を含む場合には、銅,チタン,アルミニウムあるいはニッケルなどが合金化しやすい材料として挙げられる。なお、負極集電体22Aは、単層により構成してもよいが、複数層により構成してもよい。その場合、負極活物質層22Bと接する層を負極活物質層22Bと合金化しやすい金属材料により構成し、他の層を他の金属材料により構成するようにしてもよい。   The negative electrode 22 includes, for example, a negative electrode current collector 22A having a pair of opposed surfaces, and a negative electrode active material layer 22B provided on both surfaces or one surface of the negative electrode current collector 22A. The anode current collector 22A is preferably made of, for example, copper (Cu), stainless steel, nickel, titanium (Ti), tungsten (W), molybdenum (Mo), aluminum, or the like. Among these, the anode active material layer 22B and In some cases, it is more preferable to use a metal that easily causes alloying. For example, as will be described later, when the negative electrode active material layer 22B includes at least one member selected from the group consisting of a simple substance, an alloy, and a compound of silicon (Si) or tin (Sn), copper, titanium, aluminum, nickel, etc. May be mentioned as a material that is easily alloyed. The negative electrode current collector 22A may be composed of a single layer, but may be composed of a plurality of layers. In that case, the layer in contact with the negative electrode active material layer 22B may be made of a metal material that is easily alloyed with the negative electrode active material layer 22B, and the other layers may be made of another metal material.

また、負極集電体22Aの表面粗さは、後述するように負極活物質層22Bが気相法,液相法,焼結法あるいはそれらの組み合わせにより形成される場合、または、負極活物質層22Bと界面の少なくとも一部において合金化している場合には、算術平均粗さRaで0.1μm以上であることが好ましい。充放電に伴い負極活物質層22が膨張収縮することにより発生する割れの形状を制御することができ、応力を分散させて、負極22の構造破壊を抑制することができるからである。   The surface roughness of the negative electrode current collector 22A is determined when the negative electrode active material layer 22B is formed by a vapor phase method, a liquid phase method, a sintering method, or a combination thereof, as described later, or the negative electrode active material layer In the case of alloying at least part of the interface with 22B, the arithmetic average roughness Ra is preferably 0.1 μm or more. This is because the shape of cracks generated by the expansion and contraction of the negative electrode active material layer 22 with charge / discharge can be controlled, and the stress can be dispersed to suppress the structural breakdown of the negative electrode 22.

負極活物質層22Bは、例えば、負極活物質として、リチウムと合金を形成可能な金属元素の単体、合金および化合物、並びにリチウムと合金を形成可能な半金属元素の単体,合金および化合物からなる群のうちの少なくとも1種を含んでいる。これにより負極22の容量は、この負極活物質がリチウムを吸蔵および離脱することによる容量成分を含み、高いエネルギー密度を得ることができるようになっている。   The negative electrode active material layer 22B includes, for example, a group consisting of a simple substance, an alloy and a compound of a metal element capable of forming an alloy with lithium and a simple substance, an alloy and a compound of a metalloid capable of forming an alloy with lithium as the negative electrode active material. Of at least one of them. Thus, the capacity of the negative electrode 22 includes a capacity component due to insertion and extraction of lithium by the negative electrode active material, and a high energy density can be obtained.

このような金属元素あるいは半金属元素としては、スズ(Sn),鉛(Pb),アルミニウム,インジウム(In),ケイ素(Si),亜鉛(Zn),アンチモン(Sb),ビスマス(Bi),カドミウム(Cd),マグネシウム(Mg),ホウ素(B),ガリウム(Ga),ゲルマニウム(Ge),ヒ素(As),銀(Ag),ジルコニウム(Zr),イットリウム(Y)またはハフニウム(Hf)が挙げられる。これらの化合物としては、例えば、化学式Mαs1Mβs2Lis3、あるいは化学式Mαs4Mγs5Mδs6で表されるものが挙げられる。これら化学式において、Mαはリチウムと合金を形成可能な金属元素および半金属元素のうちの少なくとも1種を表し、MβはリチウムおよびMα以外の金属元素および半金属元素のうちの少なくとも1種を表し、Mγは非金属元素の少なくとも1種を表し、MδはMα以外の金属元素および半金属元素のうちの少なくとも1種を表す。また、s1、s2、s3、s4、s5およびs6の値はそれぞれs1>0、s2≧0、s3≧0、s4>0、s5>0、s6≧0である。 Examples of such metal elements or metalloid elements include tin (Sn), lead (Pb), aluminum, indium (In), silicon (Si), zinc (Zn), antimony (Sb), bismuth (Bi), and cadmium. (Cd), magnesium (Mg), boron (B), gallium (Ga), germanium (Ge), arsenic (As), silver (Ag), zirconium (Zr), yttrium (Y) or hafnium (Hf). It is done. Examples of these compounds include those represented by the chemical formula Mα s1s2 Li s3 or the chemical formula Mα s4s5s6 . In these chemical formulas, Mα represents at least one of a metal element and a metalloid element capable of forming an alloy with lithium, Mβ represents at least one of a metal element and a metalloid element other than lithium and Mα, Mγ represents at least one of nonmetallic elements, and Mδ represents at least one of metallic elements and metalloid elements other than Mα. The values of s1, s2, s3, s4, s5, and s6 are s1> 0, s2 ≧ 0, s3 ≧ 0, s4> 0, s5> 0, and s6 ≧ 0, respectively.

中でも、短周期型周期表における4B族の金属元素あるいは半金属元素の単体,合金または化合物が好ましく、特に好ましいのはケイ素あるいはスズの単体、またはこれらの合金あるいは化合物である。ケイ素またはスズの単体,合金および化合物は、リチウムを吸蔵・離脱する能力が大きく、組み合わせによっては、従来の黒鉛と比較して負極22のエネルギー密度を高くすることができるからである。なお、これらは結晶質のものでもアモルファスのものでもよい。   Among these, a simple substance, an alloy or a compound of a group 4B metal element or semimetal element in the short periodic table is preferable, and a simple substance of silicon or tin, or an alloy or compound thereof is particularly preferable. This is because the simple substance, alloy, and compound of silicon or tin have a large ability to occlude and release lithium, and depending on the combination, the energy density of the anode 22 can be made higher than that of conventional graphite. These may be crystalline or amorphous.

このような化合物について具体的に例を挙げれば、LiAl,AlSb,CuMgSb,SiB4 ,SiB6 ,Mg2 Si,Mg2 Sn,Ni2 Si,TiSi2 ,MoSi2 ,CoSi2 ,NiSi2 ,CaSi2 ,CrSi2 ,Cu5 Si,FeSi2 ,MnSi2 ,NbSi2 ,TaSi2 ,VSi2 ,WSi2 ,ZnSi2 ,SiC,Si3 4 ,Si2 2 O,SiOv (0<v≦2),SnOw (0<w≦2),SnSiO3 ,LiSiOあるいはLiSnOなどがある。 Specific examples of such compounds include LiAl, AlSb, CuMgSb, SiB 4 , SiB 6 , Mg 2 Si, Mg 2 Sn, Ni 2 Si, TiSi 2 , MoSi 2 , CoSi 2 , NiSi 2 , and CaSi. 2, CrSi 2, Cu 5 Si , FeSi 2, MnSi 2, NbSi 2, TaSi 2, VSi 2, WSi 2, ZnSi 2, SiC, Si 3 N 4, Si 2 N 2 O, SiO v (0 <v ≦ 2), SnO w (0 <w ≦ 2), SnSiO 3 , LiSiO or LiSnO.

この負極活物質層22Bは、気相法,液相法および焼結法からなる群のうちの少なくとも1つの方法により形成されたものであることが好ましい。充放電に伴う負極活物質層22Bの膨張・収縮による破壊を抑制することができると共に、負極集電体22Aと負極活物質層22Bとを一体化することができ、負極活物質層22Bにおける電子伝導性を向上させることができるからである。また、結着剤および空隙などを低減または排除でき、負極22を薄膜化することもできるからである。   The anode active material layer 22B is preferably formed by at least one method selected from the group consisting of a vapor phase method, a liquid phase method, and a sintering method. Breakage due to expansion / contraction of the negative electrode active material layer 22B due to charge / discharge can be suppressed, and the negative electrode current collector 22A and the negative electrode active material layer 22B can be integrated, and electrons in the negative electrode active material layer 22B can be integrated. This is because the conductivity can be improved. In addition, the binder and voids can be reduced or eliminated, and the negative electrode 22 can be made thin.

この負極活物質層22Bは、また、負極集電体22Aとの界面の少なくとも一部において負極集電体22Aと合金化していることが好ましい。具体的には、界面において負極集電体22Aの構成元素が負極活物質層22Bに、または負極活物質の構成元素が負極集電体22Aに、またはそれらが互いに拡散していることが好ましい。この合金化は、負極活物質層22Bを気相法,液相法あるいは焼結法により形成する際に同時に起こることが多いが、更に熱処理が施されることにより、あるいは初期充電時に起こったものでもよい。   The negative electrode active material layer 22B is preferably alloyed with the negative electrode current collector 22A at least at a part of the interface with the negative electrode current collector 22A. Specifically, it is preferable that the constituent element of the negative electrode current collector 22A is diffused in the negative electrode active material layer 22B, the constituent element of the negative electrode active material is diffused in the negative electrode current collector 22A, or they are mutually diffused at the interface. This alloying often occurs at the same time when the anode active material layer 22B is formed by a vapor phase method, a liquid phase method or a sintering method, but is caused by further heat treatment or during initial charging. But you can.

負極活物質層22Bは、また、塗布により形成されたもの、具体的には、負極活物質の粉末と必要に応じてポリフッ化ビニリデンなどの結着剤を含んだものでもよい。この場合、リチウムと合金を形成可能な金属元素または半金属元素の単体,合金および化合物からなる群のうちの少なくとも1種に加えて、他の負極活物質を含んでいてもよい。他の負極活物質としては、黒鉛,難黒鉛化性炭素あるいは易黒鉛化性炭素などの炭素材料が好ましい。これら炭素材料は、充放電時に生じる結晶構造の変化が非常に少ないので、リチウムと合金を形成可能な金属元素あるいは半金属元素の単体,合金または化合物に加えて、これら炭素材料を含むようにすれば、高エネルギー密度を得ることができると共に、優れたサイクル特性を得ることができるからである。   The negative electrode active material layer 22B may also be formed by coating, specifically, a negative electrode active material powder and, if necessary, a binder such as polyvinylidene fluoride. In this case, in addition to at least one member selected from the group consisting of simple elements, alloys and compounds of metal elements or metalloid elements capable of forming an alloy with lithium, other negative electrode active materials may be included. Other negative electrode active materials are preferably carbon materials such as graphite, non-graphitizable carbon, and graphitizable carbon. Since these carbon materials undergo very little change in crystal structure during charge and discharge, they should be included in addition to simple elements, alloys or compounds of metal elements or metalloid elements capable of forming an alloy with lithium. This is because a high energy density can be obtained and excellent cycle characteristics can be obtained.

黒鉛としては、例えば、真密度が2.10g/cm3 以上のものが好ましく、2.18g/cm3 以上のものであればより好ましい。なお、このような真密度を得るには、(002)面のC軸結晶子厚みが14.0nm以上であることが必要である。また、(002)面の面間隔は0.340nm未満であることが好ましく、0.335nm以上0.337nm以下の範囲内であればより好ましい。 As the graphite, for example, the true density is preferably 2.10 g / cm 3 or more, and more preferably 2.18 g / cm 3 or more. In order to obtain such a true density, it is necessary that the (002) plane C-axis crystallite thickness is 14.0 nm or more. Further, the (002) plane spacing is preferably less than 0.340 nm, and more preferably in the range of 0.335 nm to 0.337 nm.

黒鉛は、天然黒鉛でも人造黒鉛でもよい。人造黒鉛であれば、例えば、有機材料を炭化して高温熱処理を行い、粉砕・分級することにより得られる。高温熱処理は、例えば、必要に応じて窒素(N2 )などの不活性ガス気流中において300℃〜700℃で炭化し、毎分1℃〜100℃の速度で900℃〜1500℃まで昇温してこの温度を0時間〜30時間程度保持し仮焼すると共に、2000℃以上、好ましくは2500℃以上に加熱し、この温度を適宜の時間保持することにより行う。 The graphite may be natural graphite or artificial graphite. If it is artificial graphite, for example, it can be obtained by carbonizing an organic material, subjecting it to high-temperature heat treatment, and pulverizing and classifying it. In the high temperature heat treatment, for example, carbonization is performed at 300 ° C. to 700 ° C. in an inert gas stream such as nitrogen (N 2 ) as necessary, and the temperature is increased to 900 ° C. to 1500 ° C. at a rate of 1 ° C. to 100 ° C. per minute. This temperature is maintained for about 0 to 30 hours and calcined, and heated to 2000 ° C. or higher, preferably 2500 ° C. or higher, and this temperature is maintained for an appropriate time.

出発原料となる有機材料としては、石炭あるいはピッチを用いることができる。ピッチには、例えば、コールタール,エチレンボトム油あるいは原油などを高温で熱分解することにより得られるタール類、アスファルトなどを蒸留(真空蒸留,常圧蒸留あるいはスチーム蒸留),熱重縮合,抽出,化学重縮合することにより得られるもの、木材還流時に生成されるもの、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリビニルアセテート、ポリビニルブチラートまたは3,5−ジメチルフェノール樹脂がある。これらの石炭あるいはピッチは、炭化の途中最高400℃程度において液体として存在し、その温度で保持されることで芳香環同士が縮合・多環化し、積層配向した状態となり、そののち約500℃以上で固体の炭素前駆体、すなわちセミコークスとなる(液相炭素化過程)。   As the organic material to be a starting material, coal or pitch can be used. For pitch, for example, tars obtained by thermally decomposing coal tar, ethylene bottom oil or crude oil at high temperature, asphalt, etc. (vacuum distillation, atmospheric distillation or steam distillation), thermal polycondensation, extraction, There are those obtained by chemical polycondensation, those produced when wood is refluxed, polyvinyl chloride resins, polyvinyl acetate, polyvinyl butyrate or 3,5-dimethylphenol resins. These coals or pitches exist as liquids at a maximum temperature of about 400 ° C. during carbonization, and the aromatic rings are condensed and polycyclic by being held at that temperature, and are in a stacked orientation state. It becomes a solid carbon precursor, that is, semi-coke (liquid phase carbonization process).

有機材料としては、また、ナフタレン,フェナントレン,アントラセン,トリフェニレン,ピレン,ペリレン,ペンタフェン,ペンタセンなどの縮合多環炭化水素化合物あるいはその誘導体(例えば、上述した化合物のカルボン酸,カルボン酸無水物,カルボン酸イミド)、またはそれらの混合物を用いることができる。更に、アセナフチレン,インドール,イソインドール,キノリン,イソキノリン,キノキサリン,フタラジン,カルバゾール,アクリジン,フェナジン,フェナントリジンなどの縮合複素環化合物あるいはその誘導体、またはそれらの混合物を用いることもできる。   Examples of organic materials include condensed polycyclic hydrocarbon compounds such as naphthalene, phenanthrene, anthracene, triphenylene, pyrene, perylene, pentaphen, and pentacene, or derivatives thereof (for example, carboxylic acids, carboxylic anhydrides, and carboxylic acids of the above-described compounds). Imide), or mixtures thereof. Furthermore, condensed heterocyclic compounds such as acenaphthylene, indole, isoindole, quinoline, isoquinoline, quinoxaline, phthalazine, carbazole, acridine, phenazine, phenanthridine, or a derivative thereof, or a mixture thereof can also be used.

なお、粉砕は、炭化,仮焼の前後、あるいは黒鉛化前の昇温過程の間のいずれで行ってもよい。これらの場合には、最終的に粉末状態で黒鉛化のための熱処理が行われる。但し、嵩密度および破壊強度の高い黒鉛粉末を得るには、原料を成型したのち熱処理を行い、得られた黒鉛化成型体を粉砕・分級することが好ましい。   The pulverization may be performed either before or after carbonization, calcination, or during the temperature raising process before graphitization. In these cases, heat treatment for graphitization is finally performed in a powder state. However, in order to obtain a graphite powder having a high bulk density and high fracture strength, it is preferable to form a raw material and then perform a heat treatment, and pulverize and classify the obtained graphitized molded body.

例えば、黒鉛化成型体を作製する場合には、フィラーとなるコークスと、成型剤あるいは焼結剤となるバインダーピッチとを混合して成型したのち、この成型体を1000℃以下の低温で熱処理する焼成工程と、焼成体に溶融させたバインダーピッチを含浸させるピッチ含浸工程とを数回繰り返してから、高温で熱処理する。含浸させたバインダーピッチは、以上の熱処理過程で炭化し、黒鉛化される。ちなみに、この場合には、フィラー(コークス)とバインダーピッチとを原料にしているので多結晶体として黒鉛化し、また原料に含まれる硫黄や窒素が熱処理時にガスとなって発生することから、その通り路に微小な空孔が形成される。よって、この空孔により、リチウムの吸蔵・離脱反応が進行し易くなると共に、工業的に処理効率が高いという利点もある。なお、成型体の原料としては、それ自身に成型性、焼結性を有するフィラーを用いてもよい。この場合には、バインダーピッチの使用は不要である。   For example, when producing a graphitized molded body, coke as a filler and a binder pitch as a molding agent or a sintering agent are mixed and molded, and then the molded body is heat-treated at a low temperature of 1000 ° C. or lower. After repeating the firing step and the pitch impregnation step of impregnating the binder pitch melted in the fired body several times, heat treatment is performed at a high temperature. The impregnated binder pitch is carbonized and graphitized in the above heat treatment process. Incidentally, in this case, since filler (coke) and binder pitch are used as raw materials, it is graphitized as a polycrystal, and sulfur and nitrogen contained in the raw materials are generated as a gas during heat treatment. A minute hole is formed in the path. Therefore, this vacancy makes it easy for the lithium occlusion / release reaction to proceed, and there is also an advantage that the treatment efficiency is industrially high. In addition, as a raw material of a molded object, you may use the filler which has a moldability and sintering property in itself. In this case, it is not necessary to use a binder pitch.

難黒鉛化性炭素としては、(002)面の面間隔が0.37nm以上、真密度が1.70g/cm3 未満であると共に、空気中での示差熱分析(differential thermal analysis ;DTA)において700℃以上に発熱ピークを示さないものが好ましい。 As non-graphitizable carbon, (002) plane spacing is 0.37 nm or more, true density is less than 1.70 g / cm 3 , and in differential thermal analysis (DTA) in air What does not show an exothermic peak at 700 ° C. or higher is preferable.

このような難黒鉛化性炭素は、例えば、有機材料を1200℃程度で熱処理し、粉砕・分級することにより得られる。熱処理は、例えば、必要に応じて300℃〜700℃で炭化した(固相炭素化過程)のち、毎分1℃〜100℃の速度で900℃〜1300℃まで昇温し、この温度を0〜30時間程度保持することにより行う。粉砕は、炭化の前後、あるいは昇温過程の間で行ってもよい。   Such non-graphitizable carbon can be obtained, for example, by heat-treating an organic material at about 1200 ° C., and pulverizing and classifying it. In the heat treatment, for example, carbonization is performed at 300 ° C. to 700 ° C. as necessary (solid-phase carbonization process), and then the temperature is raised to 900 ° C. to 1300 ° C. at a rate of 1 ° C. to 100 ° C. per minute. It is performed by holding for about 30 hours. The pulverization may be performed before or after carbonization or during the temperature raising process.

出発原料となる有機材料としては、例えば、フルフリルアルコールあるいはフルフラールの重合体,共重合体、またはこれらの高分子と他の樹脂との共重合体であるフラン樹脂を用いることができる。また、フェノール樹脂,アクリル樹脂,ハロゲン化ビニル樹脂,ポリイミド樹脂,ポリアミドイミド樹脂,ポリアミド樹脂,ポリアセチレンあるいはポリパラフェニレンなどの共役系樹脂、セルロースあるいはその誘導体、コーヒー豆類、竹類、キトサンを含む甲殻類、バクテリアを利用したバイオセルロース類を用いることもできる。更に、水素原子(H)と炭素原子(C)との原子数比H/Cが例えば0.6〜0.8である石油ピッチに酸素を含む官能基を導入(いわゆる酸素架橋)させた化合物を用いることもできる。   As the organic material to be the starting material, for example, furfuryl alcohol or furfural polymer, copolymer, or furan resin that is a copolymer of these polymers and other resins can be used. Crustaceans including phenolic resins, acrylic resins, vinyl halide resins, polyimide resins, polyamideimide resins, polyamide resins, conjugated resins such as polyacetylene or polyparaphenylene, cellulose or derivatives thereof, coffee beans, bamboos, and chitosan Also, biocellulose using bacteria can be used. Further, a compound in which a functional group containing oxygen is introduced (so-called oxygen cross-linking) into petroleum pitch in which the atomic ratio H / C between the hydrogen atom (H) and the carbon atom (C) is 0.6 to 0.8, for example. Can also be used.

この化合物における酸素の含有率は3%以上であることが好ましく、5%以上であればより好ましい(特開平3−252053号公報参照)。酸素の含有率は炭素材料の結晶構造に影響を与え、これ以上の含有率において難黒鉛化性炭素の物性を高めることができ、負極22の容量を向上させることができるからである。ちなみに、石油ピッチは、例えば、コールタール,エチレンボトム油あるいは原油などを高温で熱分解することにより得られるタール類、またはアスファルトなどを、蒸留(真空蒸留,常圧蒸留あるいはスチーム蒸留),熱重縮合,抽出あるいは化学重縮合することにより得られる。また、酸化架橋形成方法としては、例えば、硝酸,硫酸,次亜塩素酸あるいはこれらの混酸などの水溶液と石油ピッチとを反応させる湿式法、空気あるいは酸素などの酸化性ガスと石油ピッチとを反応させる乾式法、または硫黄,硝酸アンモニウム,過硫酸アンモニア,塩化第二鉄などの固体試薬と石油ピッチとを反応させる方法を用いることができる。   The oxygen content in this compound is preferably 3% or more, and more preferably 5% or more (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-252053). This is because the oxygen content affects the crystal structure of the carbon material, and the physical properties of the non-graphitizable carbon can be increased and the capacity of the anode 22 can be improved at a content higher than this. Incidentally, petroleum pitch, for example, tar (as obtained from pyrolysis of coal tar, ethylene bottom oil or crude oil, etc.) or asphalt is distilled (vacuum distillation, atmospheric distillation or steam distillation), It can be obtained by condensation, extraction or chemical polycondensation. Examples of the method for forming an oxidative bridge include a wet method in which an aqueous solution such as nitric acid, sulfuric acid, hypochlorous acid, or a mixed acid thereof is reacted with petroleum pitch, or an oxidizing gas such as air or oxygen is reacted with petroleum pitch. Or a dry method in which a solid reagent such as sulfur, ammonium nitrate, ammonia persulfate, or ferric chloride is reacted with petroleum pitch.

なお、出発原料となる有機材料はこれらに限定されず、酸素架橋処理などにより固相炭化過程を経て難黒鉛化性炭素となり得る有機材料であれば、他の有機材料でもよい。   Note that the organic material that is a starting material is not limited to these, and any other organic material may be used as long as it is an organic material that can be converted into non-graphitizable carbon through a solid-phase carbonization process by oxygen crosslinking treatment or the like.

難黒鉛化性炭素としては、上述した有機材料を出発原料として製造されるものの他、特開平3−137010号公報に記載されているリンと酸素と炭素とを主成分とする化合物も、上述した物性パラメータを示すので好ましい。   As the non-graphitizable carbon, in addition to those produced using the above-mentioned organic materials as starting materials, compounds described in JP-A-3-137010 are mainly composed of phosphorus, oxygen and carbon. It is preferable because it shows physical property parameters.

セパレータ23は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン,ポリプロピレンあるいはポリエチレンなどの合成樹脂製の多孔質膜、またはセラミック製の多孔質膜により構成されており、これら2種以上の多孔質膜を積層した構造とされていてもよい。中でも、ポリオレフィン製の多孔質膜はショート防止効果に優れ、かつシャットダウン効果による電池の安全性向上を図ることができるので好ましい。特に、ポリエチレンは、100℃以上160℃以下の範囲内においてシャットダウン効果を得ることができ、かつ電気化学的安定性にも優れているので好ましい。また、ポリプロピレンも好ましく、他にも化学的安定性を備えた樹脂であればポリエチレンあるいはポリプロピレンと共重合させたり、またはブレンド化することで用いることができる。   The separator 23 is made of, for example, a porous film made of synthetic resin such as polytetrafluoroethylene, polypropylene, or polyethylene, or a porous film made of ceramic, and has a structure in which two or more kinds of porous films are laminated. May be. Among these, a porous film made of polyolefin is preferable because it is excellent in short-circuit preventing effect and can improve the safety of the battery due to the shutdown effect. In particular, polyethylene is preferable because a shutdown effect can be obtained in the range of 100 ° C. or higher and 160 ° C. or lower and the electrochemical stability is excellent. Polypropylene is also preferable, and any other resin having chemical stability can be used by copolymerizing or blending with polyethylene or polypropylene.

セパレータ23には、液状の電解質である電解液が含浸されている。この電解液は、液状の溶媒、例えば有機溶剤などの非水溶媒と、この非水溶媒に溶解された電解質塩とを含んでおり、必要に応じて各種添加剤を含んでいてもよい。液状の非水溶媒というのは、例えば、非水化合物よりなり、25℃における固有粘度が10.0mPa・s以下のものを言う。なお、電解質塩を溶解した状態での固有粘度が10.0mPa・s以下のものでもよく、複数種の非水化合物を混合して溶媒を構成する場合には、混合した状態での固有粘度が10.0mPa・s以下であればよい。   The separator 23 is impregnated with an electrolytic solution that is a liquid electrolyte. This electrolytic solution contains a liquid solvent, for example, a nonaqueous solvent such as an organic solvent, and an electrolyte salt dissolved in the nonaqueous solvent, and may contain various additives as necessary. The liquid non-aqueous solvent is made of, for example, a non-aqueous compound and has an intrinsic viscosity at 25 ° C. of 10.0 mPa · s or less. In addition, the intrinsic viscosity in a state where the electrolyte salt is dissolved may be 10.0 mPa · s or less. When a solvent is formed by mixing a plurality of types of nonaqueous compounds, the intrinsic viscosity in the mixed state is What is necessary is just 10.0 mPa * s or less.

このような非水溶媒としては、従来より使用されている種々の非水溶媒を用いることができる。具体的には、炭酸プロピレンあるいは炭酸エチレンなどの環状炭酸エステル、炭酸ジエチル,炭酸ジメチルあるいは炭酸エチルメチルなどの鎖状エステル、またはγ−ブチロラクトン,スルホラン,2−メチルテトラヒドロフランあるいはジメトキシエタンなどのエーテル類などが挙げられる。これらは単独で使用してもよく、複数種を混合して用いてもよい。特に、酸化安定性の点からは、炭酸エステルを含めることが好ましい。   As such a nonaqueous solvent, various conventionally used nonaqueous solvents can be used. Specifically, cyclic carbonates such as propylene carbonate or ethylene carbonate, chain esters such as diethyl carbonate, dimethyl carbonate or ethylmethyl carbonate, or ethers such as γ-butyrolactone, sulfolane, 2-methyltetrahydrofuran or dimethoxyethane Is mentioned. These may be used alone or in combination of two or more. In particular, from the viewpoint of oxidation stability, it is preferable to include a carbonate ester.

電解質塩としては、M−X結合(但し、Mは遷移金属元素または短周期型周期表における3B族元素,4B族元素あるいは5B族元素を表し、Xは酸素または硫黄を表す。)を有する軽金属塩のいずれか1種または2種以上を混合して含むことが好ましい。このような軽金属塩は、負極22の表面に安定な被膜を形成し、負極22における溶媒の分解反応を抑制することができると共に、負極22と溶媒との反応を防止することができると考えられるからである。   As an electrolyte salt, a light metal having an M—X bond (where M represents a transition metal element or a group 3B element, a group 4B element or a group 5B element in the short-period periodic table, and X represents oxygen or sulfur). It is preferable to contain any one kind or two or more kinds of salts. Such a light metal salt is considered to form a stable film on the surface of the negative electrode 22, suppress the decomposition reaction of the solvent in the negative electrode 22, and prevent the reaction between the negative electrode 22 and the solvent. Because.

中でも環式化合物が好ましい。環式の部分も被膜の形成に関与すると考えられ、安定した被膜を得ることができるからである。   Of these, cyclic compounds are preferred. This is because the cyclic portion is also considered to be involved in the formation of the film, and a stable film can be obtained.

このような軽金属塩としては、例えば、化1で表される化合物が挙げられる。   Examples of such light metal salts include compounds represented by Chemical Formula 1.

Figure 2008288214
式中、R11は化2または化3に示した基を表し、R12はハロゲン,アルキル基,ハロゲン化アルキル基,アリール基またはハロゲン化アリール基を表し、X11およびX12は酸素または硫黄をそれぞれ表し、M11は遷移金属元素または短周期型周期表における3B族元素,4B族元素あるいは5B族元素を表し、M21は短周期型周期表における1A族元素あるいは2A族元素またはアルミニウムを表し、aは1〜4の整数であり、bは0〜8の整数であり、c,d,eおよびfはそれぞれ1〜3の整数である。
Figure 2008288214
In the formula, R11 represents a group shown in Chemical Formula 2 or Chemical Formula 3, R12 represents a halogen, an alkyl group, a halogenated alkyl group, an aryl group or a halogenated aryl group, X11 and X12 each represent oxygen or sulfur, M11 represents a transition metal element or a 3B group element, a 4B group element or a 5B group element in the short periodic table, M21 represents a 1A group element, a 2A group element or aluminum in the short periodic table, and a is 1 to 1 It is an integer of 4, b is an integer of 0-8, c, d, e, and f are integers of 1-3, respectively.

Figure 2008288214
R21は、アルキレン基,ハロゲン化アルキレン基,アリーレン基またはハロゲン化アリーレン基を表す。
Figure 2008288214
R21 represents an alkylene group, a halogenated alkylene group, an arylene group or a halogenated arylene group.

Figure 2008288214
Figure 2008288214

具体的には、化4で表される化合物が挙げられる。   Specifically, a compound represented by Chemical formula 4 can be given.

Figure 2008288214
式中、R11は化5または化6に示した基を表し、R12はハロゲン,アルキル基,ハロゲン化アルキル基,アリール基またはハロゲン化アリール基を表し、X11およびX12は酸素または硫黄をそれぞれ表し、M11は遷移金属元素または短周期型周期表における3B族元素,4B族元素あるいは5B族元素を表し、M21は短周期型周期表における1A族元素あるいは2A族元素またはアルミニウムを表し、b1は1〜8の整数であり、c,d,eおよびfはそれぞれ1〜3の整数である。
Figure 2008288214
In the formula, R11 represents a group shown in Chemical Formula 5 or Chemical Formula 6, R12 represents a halogen, an alkyl group, a halogenated alkyl group, an aryl group or a halogenated aryl group, X11 and X12 each represents oxygen or sulfur, M11 represents a transition metal element or a group 3B element, a group 4B element or a group 5B element in the short period type periodic table, M21 represents a group 1A element, a group 2A element or aluminum in the short period type periodic table; It is an integer of 8, and c, d, e and f are integers of 1 to 3, respectively.

Figure 2008288214
R21は、アルキレン基,ハロゲン化アルキレン基,アリーレン基またはハロゲン化アリーレン基を表す。
Figure 2008288214
R21 represents an alkylene group, a halogenated alkylene group, an arylene group or a halogenated arylene group.

Figure 2008288214
Figure 2008288214

中でも、化7で表される化合物が好ましい。   Among these, a compound represented by Chemical formula 7 is preferable.

Figure 2008288214
式中、R11は化8または化9に示した基を表し、R13はハロゲンを表し、M12はリン(P)またはホウ素(B)を表し、M21は短周期型周期表における1A族元素あるいは2A族元素またはアルミニウムを表し、b2は2または4であり、c,d,eおよびfはそれぞれ1〜3の整数である。
Figure 2008288214
In the formula, R11 represents a group shown in Chemical formula 8 or Chemical formula 9, R13 represents halogen, M12 represents phosphorus (P) or boron (B), M21 represents a group 1A element or 2A in the short-period type periodic table Represents a group element or aluminum, b2 is 2 or 4, and c, d, e, and f are integers of 1 to 3, respectively.

Figure 2008288214
R21は、アルキレン基,ハロゲン化アルキレン基,アリーレン基またはハロゲン化アリーレン基を表す。
Figure 2008288214
R21 represents an alkylene group, a halogenated alkylene group, an arylene group or a halogenated arylene group.

Figure 2008288214
Figure 2008288214

更に具体的には、化10で表されるジフルオロ[オキソラト−O,O’]ホウ酸リチウム、あるいは化11で表されるテトラフルオロ[オキソラト−O,O’]リン酸リチウムがより好ましく挙げられる。B−O結合またはP−O結合を有しているとより高い効果を得ることができ、特に、O−B−O結合またはO−P−O結合を有していれば更に高い効果を得ることができるからである。   More specifically, difluoro [oxolato-O, O ′] lithium borate represented by the chemical formula 10 or tetrafluoro [oxolato-O, O ′] lithium phosphate represented by the chemical formula 11 is more preferable. . A higher effect can be obtained when a B—O bond or a P—O bond is provided, and a higher effect is obtained particularly when an O—B—O bond or an O—P—O bond is provided. Because it can.

Figure 2008288214
Figure 2008288214

Figure 2008288214
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また、化12で表されるビス[オキソラト−O,O’]ホウ酸リチウム、化13で表されるジフルオロジ[オキソラト−O,O’]リン酸リチウム、あるいは化14で表されるトリス[オキソラト−O,O’]リン酸リチウムも好ましい。これらは化1のaが2または3のものであるが、化10,11と同様に、O−B−O結合またはO−P−O結合を有しており、高い効果を得ることができるからである。   Further, bis [oxolato-O, O ′] lithium borate represented by Chemical formula 12, difluorodi [oxolato-O, O ′] lithium phosphate represented by Chemical formula 13, or tris [oxolatato represented by Chemical formula 14 -O, O '] lithium phosphate is also preferred. These are those in which a in Chemical Formula 1 is 2 or 3, but, as in Chemical Formulas 10 and 11, have an O—B—O bond or an O—P—O bond, and can obtain a high effect. Because.

Figure 2008288214
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Figure 2008288214
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M−X結合を有するリチウム塩としては、この他にも、化15で表されるビス[1,2−ベンゼンジオラト(2−)−O,O’]ホウ酸リチウム、または、化16で表されるトリス[1,2−ベンゼンジオラト(2−)−O,O’]リン酸リチウムも上述と同様の理由により好ましく挙げられる。   In addition to this, as the lithium salt having an MX bond, lithium bis [1,2-benzenediolato (2-)-O, O ′] lithium borate represented by Chemical formula 15 or Chemical formula 16 The tris [1,2-benzenediolato (2-)-O, O ′] lithium phosphate represented is also preferably exemplified for the same reason as described above.

Figure 2008288214
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Figure 2008288214
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また、電解質塩には、M−X結合を有する軽金属塩に加えて、他の軽金属塩のいずれか1種または2種以上を混合して含むことが好ましい。内部抵抗の低減が図られ重負荷特性などの電池特性を向上させることができるからである。他の軽金属塩としては、例えば、LiB(C6 5 4 、LiCH3 SO3 、LiCF3 SO3 、LiAlCl4 、LiSiF6 、LiCl、LiBr、LiPF6 、LiBF4 、LiClO4 、LiAsF6 、LiN(CF3 SO2 2 、LiN(C2 5 SO2 2 あるいはLiN(C4 9 SO2 )(CF3 SO2 )などの化17で表されるリチウム塩、またはLiC(CF3 SO2 3 などの化18で表されるリチウム塩が挙げられる。 In addition to the light metal salt having an MX bond, the electrolyte salt preferably contains any one or more of other light metal salts in combination. This is because internal resistance can be reduced and battery characteristics such as heavy load characteristics can be improved. Examples of other light metal salts include LiB (C 6 H 5 ) 4 , LiCH 3 SO 3 , LiCF 3 SO 3 , LiAlCl 4 , LiSiF 6 , LiCl, LiBr, LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2, LiN (C 4 F 9 SO 2 ) (CF 3 SO 2 ) or other lithium salt represented by Chemical Formula 17 or LiC (CF 3 SO 2 ) 3 and the like, and lithium salts represented by the formula 18 are mentioned.

Figure 2008288214
式中、mおよびnは1以上の整数である。
Figure 2008288214
In the formula, m and n are integers of 1 or more.

Figure 2008288214
式中、p,qおよびrは1以上の整数である。
Figure 2008288214
In the formula, p, q and r are integers of 1 or more.

このうち、LiPF6 、LiBF4 、LiClO4 、LiAsF6 、化17で表されるリチウム塩および化18で表されるリチウム塩からなる群のうちの少なくなくとも1種を含むようにすれば、より高い効果を得ることができると共に、高い導電率を得ることができるので好ましく、中でもLiPF6 を含むようにすれば、特に好ましい。 Among these, if at least one of the group consisting of LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , lithium salt represented by Chemical Formula 17 and lithium salt represented by Chemical Formula 18 is included, It is preferable because a higher effect can be obtained and a high conductivity can be obtained, and it is particularly preferable to include LiPF 6 .

電解質塩の含有量(濃度)は溶媒に対して0.3mol/kg以上3.0mol/kg以下の範囲内であることが好ましい。この範囲外ではイオン伝導度の極端な低下により十分な電池特性が得られなくなる虞があるからである。そのうち、M−X結合を有する軽金属塩の含有量は溶媒に対して0.01mol/kg以上2.0mol/kg以下の範囲内であることが好ましい。この範囲内においてより高い効果を得ることができるからである。   The content (concentration) of the electrolyte salt is preferably in the range of 0.3 mol / kg to 3.0 mol / kg with respect to the solvent. Outside this range, there is a risk that sufficient battery characteristics may not be obtained due to an extreme decrease in ionic conductivity. Among them, the content of the light metal salt having an M—X bond is preferably in the range of 0.01 mol / kg to 2.0 mol / kg with respect to the solvent. This is because a higher effect can be obtained within this range.

なお、電解液に代えて、高分子化合物に電解液を保持させたゲル状の電解質を用いてもよい。ゲル状の電解質は、イオン伝導度が室温で1mS/cm以上であるものであればよく、組成および高分子化合物の構造に特に限定はない。電解液(すなわち液状の溶媒,電解質塩および添加剤)については上述のとおりである。高分子化合物としては、例えば、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデンとポリヘキサフルオロプロピレンとの共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリフォスファゼン、ポリシロキサン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリル−ブタジエンゴム、ポリスチレンあるいはポリカーボネートが挙げられる。特に、電気化学的安定性の点からは、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリヘキサフルオロプロピレンあるいはポリエチレンオキサイドの構造を持つ高分子化合物を用いることが望ましい。電解液に対する高分子化合物の添加量は、両者の相溶性によっても異なるが、通常、電解液の3質量%〜50質量%に相当する高分子化合物を添加することが好ましい。   Instead of the electrolytic solution, a gel electrolyte in which an electrolytic solution is held in a polymer compound may be used. The gel electrolyte is not particularly limited as long as the ion conductivity is 1 mS / cm or more at room temperature, and the composition and the structure of the polymer compound are not particularly limited. The electrolyte solution (that is, liquid solvent, electrolyte salt, and additive) is as described above. Examples of the polymer compound include polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, a copolymer of polyvinylidene fluoride and polyhexafluoropropylene, polytetrafluoroethylene, polyhexafluoropropylene, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyphosphazene, poly Examples thereof include siloxane, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polymethyl methacrylate, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, styrene-butadiene rubber, nitrile-butadiene rubber, polystyrene, and polycarbonate. In particular, from the viewpoint of electrochemical stability, it is desirable to use a polymer compound having a polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, polyhexafluoropropylene or polyethylene oxide structure. The amount of the polymer compound added to the electrolytic solution varies depending on the compatibility between the two, but it is usually preferable to add a polymer compound corresponding to 3% by mass to 50% by mass of the electrolytic solution.

また、電解質塩の含有量は、電解液の場合と同様である。但し、ここで溶媒というのは、液状の溶媒のみを意味するのではなく、電解質塩を解離させることができ、イオン伝導性を有するものを広く含む概念である。よって、高分子化合物にイオン伝導性を有するものを用いる場合には、その高分子化合物も溶媒に含まれる。   The content of the electrolyte salt is the same as that in the case of the electrolytic solution. However, the term “solvent” here means not only a liquid solvent but also a concept that can dissociate the electrolyte salt and has a wide range of ionic conductivity. Therefore, when using what has ion conductivity for a high molecular compound, the high molecular compound is also contained in a solvent.

この二次電池は、例えば、次のようにして製造することができる。   For example, the secondary battery can be manufactured as follows.

まず、例えば、正極集電体21Aに正極活物質層21Bを形成し正極21を作製する。正極活物質層21Bは、例えば、正極活物質の粉末と導電剤と結着剤とを混合して正極合剤を調製したのち、この正極合剤をN−メチル−2−ピロリドンなどの溶剤に分散させてペースト状の正極合剤スラリーとし、この正極合剤スラリーを正極集電体21Aに塗布し乾燥させ、圧縮成型することにより形成する。   First, for example, the positive electrode active material layer 21B is formed on the positive electrode current collector 21A to produce the positive electrode 21. The positive electrode active material layer 21B is prepared, for example, by mixing a positive electrode active material powder, a conductive agent, and a binder to prepare a positive electrode mixture, and then using the positive electrode mixture in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone. The positive electrode mixture slurry is dispersed to form a positive electrode mixture slurry, and the positive electrode mixture slurry is applied to the positive electrode current collector 21A, dried, and compression molded.

また、例えば、負極集電体22Aに負極活物質層22Bを形成し負極22を作製する。負極活物質層22Bは、例えば、負極集電体22Aに、気相法または液相法により、負極活物質を堆積させることにより形成する。また、粒子状の負極活物質を含む前駆層を負極集電体22Aに形成したのち、これを焼結させる焼結法により形成するようにしてもよいし、気相法,液相法および焼結法のうちの2つまたは3つの方法を組み合わせて形成するようにしてもよい。このように気相法,液相法および焼結法からなる群のうちの少なくとも1つの方法により負極活物質層22Bを形成することにより、場合によっては、負極集電体22Aとの界面の少なくとも一部において負極集電体22Aと合金化した負極活物質層22Bが形成される。   Further, for example, the negative electrode active material layer 22B is formed on the negative electrode current collector 22A to produce the negative electrode 22. The negative electrode active material layer 22B is formed, for example, by depositing a negative electrode active material on the negative electrode current collector 22A by a vapor phase method or a liquid phase method. Further, a precursor layer containing a particulate negative electrode active material may be formed on the negative electrode current collector 22A, and then formed by a sintering method in which the precursor layer is sintered. Alternatively, a vapor phase method, a liquid phase method, and a sintering method may be used. A combination of two or three of the methods may be used. Thus, by forming the negative electrode active material layer 22B by at least one method selected from the group consisting of a vapor phase method, a liquid phase method, and a sintering method, in some cases, at least at the interface with the negative electrode current collector 22A Part of the negative electrode active material layer 22B alloyed with the negative electrode current collector 22A is formed.

なお、負極集電体22Aと負極活物質層22Bとの界面をより合金化させるために、更に真空雰囲気下または非酸化性雰囲気下で熱処理を行うようにしてもよい。特に、負極活物質層22Bを後述する鍍金により形成する場合、負極活物質層22Bは負極集電体22Aとの界面においても合金化しにくい場合があるので、必要に応じてこの熱処理を行うことが好ましい。また、気相法により形成する場合においても、負極集電体22Aと負極活物質層22Bとの界面をより合金化させることにより特性を向上させることができる場合があるので、必要に応じてこの熱処理を行うことが好ましい。   Note that in order to further alloy the interface between the negative electrode current collector 22A and the negative electrode active material layer 22B, heat treatment may be further performed in a vacuum atmosphere or a non-oxidizing atmosphere. In particular, when the negative electrode active material layer 22B is formed by plating described later, the negative electrode active material layer 22B may be difficult to be alloyed even at the interface with the negative electrode current collector 22A. Therefore, this heat treatment may be performed as necessary. preferable. In addition, even in the case of forming by the vapor phase method, the characteristics may be improved by alloying the interface between the negative electrode current collector 22A and the negative electrode active material layer 22B. It is preferable to perform a heat treatment.

なお、気相法としては、例えば、物理堆積法あるいは化学堆積法を用いることができ、具体的には、真空蒸着法,スパッタ法,イオンプレーティング法,レーザーアブレーション法,熱CVD(Chemical Vapor Deposition ;化学気相成長)法あるいはプラズマCVD法等が利用可能である。液相法としては電解鍍金あるいは無電解鍍金等の公知の手法が利用可能である。焼結法に関しても公知の手法が利用可能であり、例えば、雰囲気焼結法,反応焼結法あるいはホットプレス焼結法が利用可能である。   As the vapor phase method, for example, a physical deposition method or a chemical deposition method can be used. Specifically, a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, a laser ablation method, a thermal CVD (Chemical Vapor Deposition) A chemical vapor deposition method) or a plasma CVD method can be used. As the liquid phase method, a known method such as electrolytic plating or electroless plating can be used. As for the sintering method, a known method can be used, for example, an atmosphere sintering method, a reaction sintering method, or a hot press sintering method can be used.

また、負極活物質層22Bは、塗布により形成するようにしてもよい。具体的には、例えば、負極活物質の粉末と結着剤とを混合して負極合剤を調製したのち、この負極合剤をN−メチル−2−ピロリドンなどの溶剤に分散させてペースト状の負極合剤スラリーとし、この負極合剤スラリーを負極集電体22Aに塗布し乾燥させ、圧縮成型することにより形成するようにしてもよい。但し、気相法,液相法および焼結法からなる群のうちの少なくとも1つの方法により形成するようにした方が、負極集電体22Aと負極活物質層22Bとの接着性が高められる他、上述したように負極活物質層22Bが形成されるのと同時に負極集電体22Aと負極活物質層22Bとの合金化が進行する場合が多いので好ましい。   Moreover, you may make it form the negative electrode active material layer 22B by application | coating. Specifically, for example, a negative electrode active material powder and a binder are mixed to prepare a negative electrode mixture, and then the negative electrode mixture is dispersed in a solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone to form a paste. The negative electrode mixture slurry may be applied to the negative electrode current collector 22A, dried, and compression molded. However, the adhesion between the negative electrode current collector 22A and the negative electrode active material layer 22B is enhanced by forming by at least one method selected from the group consisting of a vapor phase method, a liquid phase method, and a sintering method. In addition, as described above, the anode active material layer 22B is preferably formed at the same time as the alloying of the anode current collector 22A and the anode active material layer 22B often proceeds.

続いて、正極集電体21Aに正極リード25を溶接などにより取り付けると共に、負極集電体22Aに負極リード26を溶接などにより取り付ける。そののち、正極21と負極22とをセパレータ23を介して巻回し、正極リード25の先端部を安全弁機構15に溶接すると共に、負極リード26の先端部を電池缶11に溶接して、巻回した正極21および負極22を一対の絶縁板12,13で挟み電池缶11の内部に収納する。正極21および負極22を電池缶11の内部に収納したのち、電解質を電池缶11の内部に注入し、セパレータ23に含浸させる。そののち、電池缶11の開口端部に電池蓋14,安全弁機構15および熱感抵抗素子16をガスケット17を介してかしめることにより固定する。これにより、図1に示した二次電池が完成する。   Subsequently, the positive electrode lead 25 is attached to the positive electrode current collector 21A by welding or the like, and the negative electrode lead 26 is attached to the negative electrode current collector 22A by welding or the like. After that, the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are wound through the separator 23, and the tip of the positive electrode lead 25 is welded to the safety valve mechanism 15, and the tip of the negative electrode lead 26 is welded to the battery can 11. The positive electrode 21 and the negative electrode 22 are sandwiched between a pair of insulating plates 12 and 13 and stored in the battery can 11. After the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are accommodated in the battery can 11, an electrolyte is injected into the battery can 11 and impregnated in the separator 23. After that, the battery lid 14, the safety valve mechanism 15, and the heat sensitive resistance element 16 are fixed to the opening end of the battery can 11 by caulking through a gasket 17. Thereby, the secondary battery shown in FIG. 1 is completed.

この二次電池では、充電を行うと、例えば、正極21からリチウムイオンが離脱し、電解質を介して負極22に吸蔵される。一方、放電を行うと、例えば、負極22からリチウムイオンが離脱し、電解質を介して正極21に吸蔵される。その際、M−X結合を有する軽金属塩により負極22の表面に安定な被膜が形成され、溶媒の分解反応が抑制される。また、負極22と溶媒との反応が防止される。   In the secondary battery, when charged, for example, lithium ions are released from the positive electrode 21 and inserted in the negative electrode 22 through the electrolyte. On the other hand, when discharging is performed, for example, lithium ions are separated from the negative electrode 22 and inserted into the positive electrode 21 through the electrolyte. At that time, a stable coating is formed on the surface of the negative electrode 22 by the light metal salt having an M—X bond, and the decomposition reaction of the solvent is suppressed. Further, the reaction between the negative electrode 22 and the solvent is prevented.

このように本実施の形態では、電解質がM−X結合を有する軽金属塩を含むようにしたので、負極22が、リチウムと合金を形成可能な金属元素または半金属元素の単体,合金および化合物からなる群のうちの少なくとも1種を含有するようにしても、負極22における溶媒の分解反応を抑制することができる。また、負極22と溶媒との反応を防止することができる。よって、高い容量を得ることができると共に、充放電効率を向上させることができ、サイクル特性などの諸特性を向上させることができる。   As described above, in the present embodiment, since the electrolyte includes a light metal salt having an M—X bond, the negative electrode 22 is composed of a simple substance, an alloy, and a compound of a metal element or a metalloid element capable of forming an alloy with lithium. Even when at least one member of the group is contained, the decomposition reaction of the solvent in the negative electrode 22 can be suppressed. Further, the reaction between the negative electrode 22 and the solvent can be prevented. Therefore, a high capacity can be obtained, charge / discharge efficiency can be improved, and various characteristics such as cycle characteristics can be improved.

特に、B−O結合またはP−O結合を有する軽金属塩を含むようにすれば、中でも、O−B−O結合またはO−P−O結合を有する軽金属塩を含むようにすれば、より高い効果を得ることができる。   In particular, if a light metal salt having a B—O bond or a P—O bond is included, it is higher if a light metal salt having an O—B—O bond or an O—P—O bond is included. An effect can be obtained.

また、M−X結合を有する軽金属塩に加えて、他の軽金属塩を含むようにすれば、内部抵抗を低減させることができ、重負荷特性などの電池特性を向上させることができる。更に、M−X結合を有する軽金属塩に加えてLiPF6 を含むようにすれば、導電率を向上させることができ、サイクル特性などの電池特性を向上させることもできる。 Moreover, if other light metal salts are included in addition to the light metal salt having an MX bond, the internal resistance can be reduced, and battery characteristics such as heavy load characteristics can be improved. Furthermore, if LiPF 6 is included in addition to the light metal salt having an MX bond, the electrical conductivity can be improved, and battery characteristics such as cycle characteristics can be improved.

更に、本発明の具体的な実施例について、図面を参照して詳細に説明する。   Further, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(実施例1−1〜1−18)
図1および図2に示した円筒型の二次電池を作製した。まず、炭酸リチウム(Li2 CO3 )と炭酸コバルト(CoCO3 )とを、Li2 CO3 :CoCO3 =0.5:1(モル比)の割合で混合し、空気中において900℃で5時間焼成して、正極活物質としてのリチウム・コバルト複合酸化物(LiCoO2 )を得た。次いで、このリチウム・コバルト複合酸化物91質量部と、導電剤であるグラファイト6質量部と、結着剤であるポリフッ化ビニリデン3質量部とを混合して正極合剤を調製した。続いて、この正極合剤を溶剤であるN−メチル−2−ピロリドンに分散させて正極合剤スラリーとし、厚み20μmの帯状のアルミニウム箔よりなる正極集電体21Aの両面に均一に塗布して乾燥させ、圧縮成型して正極活物質層21Bを形成し、これを短冊状に切断し、帯状の正極21を作製した。そののち、正極集電体21Aの一端にアルミニウム製の正極リード25を取り付けた。
(Examples 1-1 to 1-18)
The cylindrical secondary battery shown in FIGS. 1 and 2 was produced. First, lithium carbonate (Li 2 CO 3 ) and cobalt carbonate (CoCO 3 ) are mixed at a ratio of Li 2 CO 3 : CoCO 3 = 0.5: 1 (molar ratio), and 5 ° C. at 900 ° C. in the air. After firing for a time, lithium-cobalt composite oxide (LiCoO 2 ) as a positive electrode active material was obtained. Next, 91 parts by mass of this lithium / cobalt composite oxide, 6 parts by mass of graphite as a conductive agent, and 3 parts by mass of polyvinylidene fluoride as a binder were mixed to prepare a positive electrode mixture. Subsequently, the positive electrode mixture was dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent to form a positive electrode mixture slurry, which was uniformly applied to both surfaces of the positive electrode current collector 21A made of a strip-shaped aluminum foil having a thickness of 20 μm. The positive electrode active material layer 21B was formed by drying and compression molding, and this was cut into a strip shape to produce a strip-like positive electrode 21. After that, an aluminum positive electrode lead 25 was attached to one end of the positive electrode current collector 21A.

また、ケイ素粉末20gと銅粉末80gとを混合し、この混合物を石英ボートに入れ、アルゴンガス雰囲気中で1000℃に加熱し、室温まで放冷した。これにより得られた塊を、アルゴンガス雰囲気中でボールミルにて粉砕し、負極活物質としての銅−ケイ素(Cu−Si)合金粉末を得た。得られた銅−ケイ素合金粉末を走査型電子顕微鏡にて観察したところ、平均粒径は約10μmであった。この銅−ケイ素合金粉末80質量部と、負極活物質および導電剤である鱗片状黒鉛10質量部およびアセチレンブラック2質量部と結着剤であるポリフッ化ビニリデン8質量部とを混合して負極合剤を調製した。続いて、この負極合剤を溶剤であるN−メチル−2−ピロリドンに分散させて負極合剤スラリーとし、厚み15μmの帯状の電解銅箔よりなる負極集電体22Aの両面に均一に塗布して乾燥させ、圧縮成型して負極活物質層22Bを形成し、これを短冊状に切断し、帯状の負極22を作製した。そののち、負極集電体22Aの一端にニッケル製の負極リード26を取り付けた。   Further, 20 g of silicon powder and 80 g of copper powder were mixed, and this mixture was put in a quartz boat, heated to 1000 ° C. in an argon gas atmosphere, and allowed to cool to room temperature. The lump thus obtained was pulverized by a ball mill in an argon gas atmosphere to obtain a copper-silicon (Cu—Si) alloy powder as a negative electrode active material. When the obtained copper-silicon alloy powder was observed with a scanning electron microscope, the average particle size was about 10 μm. 80 parts by mass of the copper-silicon alloy powder, 10 parts by mass of flaky graphite as a negative electrode active material and a conductive agent, 2 parts by mass of acetylene black, and 8 parts by mass of polyvinylidene fluoride as a binder are mixed together. An agent was prepared. Subsequently, the negative electrode mixture was dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent to form a negative electrode mixture slurry, which was uniformly applied to both surfaces of a negative electrode current collector 22A made of a strip-shaped electrolytic copper foil having a thickness of 15 μm. The negative electrode active material layer 22B was formed by compression molding, and this was cut into strips to produce a strip-shaped negative electrode 22. After that, a nickel negative electrode lead 26 was attached to one end of the negative electrode current collector 22A.

正極21および負極22をそれぞれ作製したのち、厚み25μmの微孔性ポリエチレンフィルムよりなるセパレータ23を用意し、負極22,セパレータ23,正極21,セパレータ23の順に積層してこの積層体を渦巻状に多数回巻回し、巻回電極体20を作製した。   After preparing the positive electrode 21 and the negative electrode 22, a separator 23 made of a microporous polyethylene film having a thickness of 25 μm is prepared, and the negative electrode 22, the separator 23, the positive electrode 21, and the separator 23 are stacked in this order to form a spiral structure. The wound electrode body 20 was produced by winding a number of times.

巻回電極体20を作製したのち、巻回電極体20を一対の絶縁板12,13で挟み、負極リード26を電池缶11に溶接すると共に、正極リード25を安全弁機構15に溶接して、巻回電極体20をニッケルめっきした鉄製の電池缶11の内部に収納した。そののち、電池缶11の内部に電解液を減圧方式により注入した。電解液には、炭酸エチレン50体積%と炭酸ジエチル50体積%とを混合した溶媒に、電解質塩として軽金属塩を溶解させたものを用いた。   After producing the wound electrode body 20, the wound electrode body 20 is sandwiched between the pair of insulating plates 12 and 13, the negative electrode lead 26 is welded to the battery can 11, and the positive electrode lead 25 is welded to the safety valve mechanism 15. The wound electrode body 20 was housed inside a nickel-plated iron battery can 11. After that, an electrolytic solution was injected into the battery can 11 by a reduced pressure method. As the electrolytic solution, a solution obtained by dissolving a light metal salt as an electrolyte salt in a solvent in which 50% by volume of ethylene carbonate and 50% by volume of diethyl carbonate were mixed was used.

その際、軽金属塩の種類および含有量を実施例1−1〜1−18で表1に示したように変化させた。このうち、実施例1−1は、化10で表されるジフルオロ[オキソラト−O,O’]ホウ酸リチウムを用いたものであり、実施例1−2〜1−16は、ジフルオロ[オキソラト−O,O’]ホウ酸リチウムと他の軽金属塩とを混合して用いたものであり、実施例1−17は、化11で表されるテトラフルオロ[オキソラト−O,O’]リン酸リチウムを用いたものであり、実施例1−18は、テトラフルオロ[オキソラト−O,O’]リン酸リチウムと他の軽金属塩とを混合して用いたものである。   At that time, the kind and content of the light metal salt were changed as shown in Table 1 in Examples 1-1 to 1-18. Among them, Example 1-1 uses difluoro [oxolato-O, O ′] lithium borate represented by Chemical Formula 10, and Examples 1-2 to 1-16 are difluoro [oxolato- O, O ′] lithium borate and other light metal salts are used in combination. Example 1-17 is a tetrafluoro [oxolato-O, O ′] lithium phosphate represented by the formula 11 In Example 1-18, tetrafluoro [oxolato-O, O ′] lithium phosphate and another light metal salt were mixed and used.

Figure 2008288214
Figure 2008288214

電池缶11の内部に電解液を注入したのち、表面にアスファルトを塗布したガスケット17を介して電池蓋14を電池缶11にかしめることにより、実施例1−1〜1−18について直径14mm、高さ65mmの円筒型二次電池を得た。   After injecting the electrolyte into the battery can 11, the battery lid 14 was caulked to the battery can 11 through the gasket 17 coated with asphalt on the surface, whereby Examples 1-1 to 1-18 had a diameter of 14 mm, A cylindrical secondary battery having a height of 65 mm was obtained.

また、実施例1−1〜1−18に対する比較例1−1として、電解質塩としてLiPF6 のみを用いる共に、その含有量を溶媒に対して1.0mol/kgとしたことを除き、他は実施例1−1〜1−18と同様にして二次電池を作製した。 Further, as Comparative Example 1-1 with respect to Examples 1-1 to 1-18, only LiPF 6 was used as an electrolyte salt, and the content thereof was 1.0 mol / kg with respect to the solvent. Secondary batteries were fabricated in the same manner as in Examples 1-1 to 1-18.

作製した実施例1−1〜1−18および比較例1−1の二次電池について、充放電試験を行い、初回容量,内部抵抗およびサイクル特性をそれぞれ調べた。充電は、700mAの定電流で電池電圧が4.2Vに達するまで行ったのち、4.2Vの定電圧で電流が2mAに達するまで行い、放電は、700mAの定電流で電池電圧が2.5Vに達するまで行った。初回容量は、このようにして得られた1サイクル目の放電容量である。内部抵抗は、1サイクル目の充電状態において、1kHzの交流インピーダンス測定を行うことにより求めた。サイクル特性としては、初回容量に対する100サイクル目の容量維持率(100サイクル目の容量/初回容量)×100を求めた。得られた結果を表1に示す。   With respect to the fabricated secondary batteries of Examples 1-1 to 1-18 and Comparative Example 1-1, a charge / discharge test was performed to examine initial capacity, internal resistance, and cycle characteristics. Charging is performed until the battery voltage reaches 4.2 V at a constant current of 700 mA, and then until the current reaches 2 mA at a constant voltage of 4.2 V. The discharging is performed at a constant current of 700 mA and the battery voltage is 2.5 V. Went until it reached. The initial capacity is the discharge capacity of the first cycle obtained in this way. The internal resistance was determined by performing an AC impedance measurement at 1 kHz in the charge state at the first cycle. As the cycle characteristics, the capacity retention ratio at the 100th cycle relative to the initial capacity (capacity at the 100th cycle / initial capacity) × 100 was determined. The obtained results are shown in Table 1.

表1から分かるように、M−X結合を有する軽金属塩を用いた実施例1−1〜1−18によれば、用いていない比較例1−1に比べて、初回容量および容量維持率を大きくすることができ、更に内部抵抗を低減させることもできた。すなわち、負極活物質層22Bに、リチウムと合金を形成可能な半金属元素の化合物を含む場合に、電解液にM−X結合を有する軽金属塩を含むようにすれば、容量およびサイクル特性を向上させることができ、かつ内部抵抗を低減させることができることが分かった。   As can be seen from Table 1, according to Examples 1-1 to 1-18 using a light metal salt having an M—X bond, the initial capacity and the capacity retention ratio were compared with those of Comparative Example 1-1 which was not used. The internal resistance could be further reduced. That is, when the anode active material layer 22B contains a compound of a metalloid element capable of forming an alloy with lithium, if the electrolyte contains a light metal salt having an MX bond, the capacity and cycle characteristics are improved. It has been found that the internal resistance can be reduced.

また、実施例1−1〜1−8,1−12〜1−16および実施例1−17,1−18から分かるように、M−X結合を有する軽金属塩と他の軽金属塩とを混合して用いた、実施例1−2〜1−8,1−12〜1−16および実施例1−18によれば、M−X結合を有する軽金属塩のみを用いた実施例1−1および実施例1−17に比べて、内部抵抗を低減させることができ、特にLiPF6 を用いた場合にその効果が大きかった。更に、M−X結合を有する軽金属塩と他の軽金属塩とを混合して用いた方が、それらの含有量を調節することにより、より高い容量維持率を得ることができた。すなわち、電解液にM−X結合を有する軽金属塩と他の軽金属塩とを含むようにすれば、より高い効果を得ることができることが分かった。 Further, as can be seen from Examples 1-1 to 1-8, 1-12 to 1-16 and Examples 1-17 and 1-18, a light metal salt having an MX bond and another light metal salt are mixed. According to Examples 1-2 to 1-8, 1-12 to 1-16 and Example 1-18, Example 1-1 and only light metal salt having an M—X bond were used. Compared with Example 1-17, the internal resistance could be reduced, and the effect was particularly great when LiPF 6 was used. Furthermore, when the light metal salt having an M—X bond and another light metal salt were mixed and used, a higher capacity retention ratio could be obtained by adjusting the content thereof. That is, it was found that a higher effect can be obtained if the electrolytic solution contains a light metal salt having an MX bond and another light metal salt.

また、M−X結合を有する軽金属塩の含有量を0.01mol/kg以上2.0mol/kg以下とすれば、容量およびサイクル特性を向上させることができ、かつ内部抵抗を低減させることができることが確認できた。   In addition, if the content of the light metal salt having an MX bond is 0.01 mol / kg or more and 2.0 mol / kg or less, the capacity and cycle characteristics can be improved and the internal resistance can be reduced. Was confirmed.

(実施例2−1,2−2)
負極活物質としてスズを用い、電解銅箔よりなる厚み25μmの負極集電体22Aに電子ビーム蒸着法により厚み2μmのスズよりなる負極活物質層22Bを形成し、200℃で12時間熱処理して、負極22を作製したことを除き、他は実施例1−1〜1−18と同様にして二次電池を作製した。その際、軽金属塩の種類および含有量は表2に示したように変化させた。なお、得られた負極22をXPS(X-ray Photoelectron Spectroscopy;X線光電子分光法)、AES( Auger Electron Spectroscopy;オージェ電子分光法)およびX線回折法により分析したところ、負極活物質層22Bが、負極集電体22Aとの界面の少なくとも一部において負極集電体22Aと合金化していることが確認された。
(Examples 2-1 and 2-2)
Using tin as a negative electrode active material, a negative electrode active material layer 22B made of tin having a thickness of 2 μm is formed by electron beam evaporation on a negative electrode current collector 22A made of electrolytic copper foil and having a thickness of 25 μm, and heat-treated at 200 ° C. for 12 hours. A secondary battery was fabricated in the same manner as in Examples 1-1 to 1-18 except that the anode 22 was fabricated. At that time, the type and content of the light metal salt were changed as shown in Table 2. In addition, when the obtained negative electrode 22 was analyzed by XPS (X-ray Photoelectron Spectroscopy; X-ray photoelectron spectroscopy), AES (Auger Electron Spectroscopy; Auger electron spectroscopy), and X-ray diffraction method, the negative electrode active material layer 22B was found. It was confirmed that at least part of the interface with the negative electrode current collector 22A was alloyed with the negative electrode current collector 22A.

Figure 2008288214
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また、実施例2−1,2−2に対する比較例2−1として、電解質塩としてLiPF6 のみを用いる共に、その含有量を溶媒に対して1.0mol/kgとしたことを除き、他は実施例2−1,2−2と同様にして二次電池を作製した。 Further, as Comparative Example 2-1 with respect to Examples 2-1 and 2-2, except that only LiPF 6 was used as the electrolyte salt, and the content thereof was 1.0 mol / kg with respect to the solvent, the others were Secondary batteries were fabricated in the same manner as in Examples 2-1 and 2-2.

作製した実施例2−1,2−2および比較例2−1の二次電池について、実施例1−1〜1−18と同様にして、充放電を行い、初回容量,内部抵抗およびサイクル特性をそれぞれ調べた。その結果を実施例1−1,1−4および比較例1−1の結果と共に表2に示す。   The fabricated secondary batteries of Examples 2-1 and 2-2 and Comparative Example 2-1 were charged and discharged in the same manner as in Examples 1-1 to 1-18, and the initial capacity, internal resistance, and cycle characteristics were Each was investigated. The results are shown in Table 2 together with the results of Examples 1-1 and 1-4 and Comparative example 1-1.

表2から分かるように、M−X結合を有する軽金属塩を用いた実施例2−1,2−2によれば、実施例1−1,1−4と同様に、用いていない比較例2−1に比べて、初回容量および容量維持率を大きくすることができ、更に内部抵抗を低減させることもできた。また、特に、M−X結合を有する軽金属塩と他の軽金属塩とを混合して用いた実施例2−2ではその効果が大きかった。   As can be seen from Table 2, according to Examples 2-1 and 2-2 using a light metal salt having an M-X bond, as in Examples 1-1 and 1-4, Comparative Example 2 which was not used. Compared to -1, the initial capacity and capacity retention ratio could be increased, and the internal resistance could be further reduced. In particular, in Example 2-2, in which a light metal salt having an M—X bond and another light metal salt were mixed and used, the effect was great.

すなわち、負極活物質として、リチウムと合金を形成可能な金属元素の単体であるスズを用いても、また、負極活物質層22Bを気相法により形成した場合においても、電解液にM−X結合を有する軽金属塩を含むようにすれば、容量およびサイクル特性を向上させることができ、かつ内部抵抗を低減させることができることが分かった。また、電解液にM−X結合を有する軽金属塩と他の軽金属塩とを含むようにすれば、より高い効果を得ることができることも分かった。   That is, even when tin, which is a simple substance of a metal element capable of forming an alloy with lithium, is used as the negative electrode active material, or when the negative electrode active material layer 22B is formed by a vapor phase method, MX is added to the electrolyte solution. It has been found that if a light metal salt having a bond is included, the capacity and cycle characteristics can be improved, and the internal resistance can be reduced. It has also been found that higher effects can be obtained if the electrolyte contains a light metal salt having an MX bond and another light metal salt.

(実施例3−1〜3−35,参考例3−36〜3−39)
負極活物質であるケイ素を蒸着して負極活物質層を形成し、図3に示したコイン型の二次電池を作製した。この二次電池は、円板状の正極31と負極32とをセパレータ33を介して積層し、外装缶34と外装カップ35との間に収納したものである。
(Examples 3-1 to 3-35, Reference examples 3-36 to 3-39)
Silicon as the negative electrode active material was deposited to form a negative electrode active material layer, and the coin-type secondary battery shown in FIG. 3 was produced. In the secondary battery, a disk-shaped positive electrode 31 and a negative electrode 32 are stacked with a separator 33 interposed between them, and are housed between an outer can 34 and an outer cup 35.

まず、正極活物質である平均粒径5μmのリチウム・コバルト複合酸化物と、導電剤であるカーボンブラックと、結着剤であるポリフッ化ビニリデンとを、リチウム・コバルト複合酸化物:カーボンブラック:ポリフッ化ビニリデン=92:3:5の質量比で混合して正極合剤を調整した。次いで、この正極合剤を溶剤であるN−メチル−2−ピロリドンに分散させて正極合剤スラリーとし、厚み20μmの帯状のアルミニウム箔よりなる正極集電体31Aに塗布して乾燥させ、圧縮成型して正極活物質層31Bを形成し、正極31を作製した。   First, a lithium / cobalt composite oxide having an average particle diameter of 5 μm as a positive electrode active material, carbon black as a conductive agent, and polyvinylidene fluoride as a binder are combined with lithium / cobalt composite oxide: carbon black: polyfluoride. The positive electrode mixture was prepared by mixing at a mass ratio of vinylidene chloride = 92: 3: 5. Next, this positive electrode mixture is dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent to form a positive electrode mixture slurry, which is applied to a positive electrode current collector 31A made of a strip-shaped aluminum foil having a thickness of 20 μm, dried, and compression molded. Thus, the positive electrode active material layer 31B was formed, and the positive electrode 31 was produced.

また、算術平均粗さRaが0.5μm、厚みが35μmの電解銅箔を負極集電体32Aとして用意し、この負極集電体32Aに蒸着法によりケイ素よりなる厚み4μmの負極活物質層32Bを形成したのち、加熱処理し、負極32を形成した。得られた負極32をXPSおよびAESにより分析したところ、負極活物質層32Bが、負極集電体32Aとの界面の少なくとも一部において負極集電体32Aと合金化していることが確認された。   Further, an electrolytic copper foil having an arithmetic average roughness Ra of 0.5 μm and a thickness of 35 μm is prepared as the negative electrode current collector 32A, and a negative electrode active material layer 32B having a thickness of 4 μm made of silicon is deposited on the negative electrode current collector 32A by vapor deposition. After that, heat treatment was performed to form the negative electrode 32. When the obtained negative electrode 32 was analyzed by XPS and AES, it was confirmed that the negative electrode active material layer 32B was alloyed with the negative electrode current collector 32A in at least a part of the interface with the negative electrode current collector 32A.

次いで、外装カップ35の中央部に負極32および厚み25μmのポリプロピレン製のセパレータ33を順次積層し、電解液を注入したのち、正極31を入れた外装缶34を被せてガスケット36を介してかしめ、直径20mm、高さ1.6mmのコイン型二次電池を作製した。電解液には、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとを1:1の体積比で混合した溶媒に、電解質塩として軽金属塩を溶解させたものを用いた。その際、軽金属塩の種類および含有量を実施例3−1〜3−35,参考例3−36〜3−39で表3〜6に示したように変化させた。   Next, a negative electrode 32 and a polypropylene separator 33 having a thickness of 25 μm are sequentially laminated in the center of the outer cup 35, and after injecting an electrolyte, the outer can 34 containing the positive electrode 31 is covered and caulked through a gasket 36. A coin-type secondary battery having a diameter of 20 mm and a height of 1.6 mm was produced. As the electrolytic solution, a solution obtained by dissolving a light metal salt as an electrolyte salt in a solvent in which ethylene carbonate and diethyl carbonate were mixed at a volume ratio of 1: 1 was used. In that case, the kind and content of the light metal salt were changed as shown in Tables 3 to 6 in Examples 3-1 to 35-35 and Reference Examples 3-36 to 3-39.

Figure 2008288214
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このうち実施例3−1は、化10で表されるジフルオロ[オキソラト−O,O’]ホウ酸リチウムを用いたものであり、実施例3−2〜3−21は、ジフルオロ[オキソラト−O,O’]ホウ酸リチウムと他の軽金属塩とを混合して用いたものである。実施例3−22は、化12で表されるビス[オキソラト−O,O’]ホウ酸リチウムを用いたものであり、実施例3−23〜3−29は、ビス[オキソラト−O,O’]ホウ酸リチウムと他の軽金属塩とを混合して用いたものである。実施例3−30は、化11で表されるテトラフルオロ[オキソラト−O,O’]リン酸リチウムを用いたものであり、実施例3−31は、テトラフルオロ[オキソラト−O,O’]リン酸リチウムと他の軽金属塩とを混合して用いたものである。実施例3−32は、化13で表されるジフルオロジ[オキソラト−O,O’]リン酸リチウムを用いたものであり、実施例3−33は、ジフルオロジ[オキソラト−O,O’]リン酸リチウムと他の軽金属塩とを混合して用いたものである。実施例3−34は、化14で表されるトリス[オキソラト−O,O’]リン酸リチウムを用いたものであり、実施例3−35は、トリス[オキソラト−O,O’]リン酸リチウムと他の軽金属塩とを混合して用いたものである。参考例3−36は、化15で表されるビス[1,2−ベンゼンジオラト(2−)−O,O’]ホウ酸リチウムを用いたものであり、参考例3−37は、ビス[1,2−ベンゼンジオラト(2−)−O,O’]ホウ酸リチウムと他の軽金属塩とを混合して用いたものである。参考例3−38は、化16で表されるトリス[1,2−ベンゼンジオラト(2−)−O,O’]リン酸リチウムを用いたものであり、参考例3−39は、トリス[1,2−ベンゼンジオラト(2−)−O,O’]リン酸リチウムと他の軽金属塩とを混合して用いたものである。   Among these, Example 3-1 uses difluoro [oxolato-O, O ′] lithium borate represented by Chemical Formula 10, and Examples 3-2 to 3-21 are difluoro [oxolato-O]. , O ′] lithium borate and other light metal salts are mixed and used. Example 3-22 uses bis [oxolato-O, O ′] lithium borate represented by the formula 12. Examples 3-23 to 3-29 are bis [oxolato-O, O, '] A mixture of lithium borate and other light metal salts. In Example 3-30, tetrafluoro [oxolato-O, O ′] lithium phosphate represented by Chemical Formula 11 was used, and in Example 3-31, tetrafluoro [oxolato-O, O ′] was used. It is a mixture of lithium phosphate and other light metal salts. Example 3-32 uses difluorodi [oxolato-O, O ′] lithium phosphate represented by Chemical formula 13, and Example 3-33 uses difluorodi [oxolato-O, O ′] phosphoric acid. This is a mixture of lithium and other light metal salts. Example 3-34 uses tris [oxolato-O, O ′] lithium phosphate represented by chemical formula 14, and Example 3-35 uses tris [oxolato-O, O ′] phosphoric acid. This is a mixture of lithium and other light metal salts. Reference Example 3-36 uses bis [1,2-benzenediolato (2-)-O, O ′] lithium borate represented by Chemical Formula 15, and Reference Example 3-37 [1,2-Benzenediolato (2-)-O, O ′] lithium borate and other light metal salts are used in combination. Reference Example 3-38 uses tris [1,2-benzenediolato (2-)-O, O ′] lithium phosphate represented by Chemical Formula 16, and Reference Example 3-39 [1,2-Benzenediolato (2-)-O, O ′] lithium phosphate and other light metal salts are used in combination.

また、実施例3−1〜3−35,参考例3−36〜3−39に対する比較例3−1〜3−6として、電解質塩としてLiPF6 ,LiBF4 ,LiClO4 ,LiAsF6 ,LiN(CF3 SO2 2 あるいはLiC(CF3 SO2 3 のいずれか1種類のみを用いる共に、その含有量を溶媒に対して1.0mol/kgとしたことを除き、他は実施例3−1〜3−35,参考例3−36〜3−39と同様にして二次電池を作製した。 Moreover, as Comparative Examples 3-1 to 3-6 with respect to Examples 3-1 to 35-35 and Reference Examples 3-36 to 3-39, LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiN ( Except that only one of CF 3 SO 2 ) 2 and LiC (CF 3 SO 2 ) 3 was used and the content thereof was 1.0 mol / kg with respect to the solvent, the others were the same as in Example 3- 1-3-35, Rechargeable batteries were fabricated in the same manner as Reference Examples 3-36 to 3-39.

作製した実施例3−1〜3−35,参考例3−36〜3−39および比較例3−1〜3−6の二次電池について、充放電試験を行い、初回容量およびサイクル特性をそれぞれ調べた。充電は、1mA/cm2 の定電流密度で電池電圧が4.2Vに達するまで行ったのち、4.2Vの定電圧で電流密度が0.02mA/cm2 に達するまで行い、放電は、1mA/cm2 の定電流密度で電池電圧が2.5Vに達するまで行った。なお、充放電を行う際には、予め計算により求めた正極31および負極32の充放電容量に基づいて、初回の充電での負極利用率を90%と設定し、負極32に金属リチウムが析出しないようにした。サイクル特性としては、初回容量に対する10サイクル目の容量維持率(10サイクル目の容量/初回容量)×100を求めた。得られた結果を表3〜6に示す。 For the fabricated secondary batteries of Examples 3-1 to 35-35, Reference Examples 3-36 to 3-39 and Comparative Examples 3-1 to 3-6, a charge / discharge test was performed, and the initial capacity and cycle characteristics were Examined. Charging is performed at a constant current density of 1 mA / cm 2 until the battery voltage reaches 4.2 V, and then at a constant voltage of 4.2 V until the current density reaches 0.02 mA / cm 2 , and discharging is performed at 1 mA. This was performed until the battery voltage reached 2.5 V at a constant current density of / cm 2 . When performing charge / discharge, based on the charge / discharge capacities of the positive electrode 31 and the negative electrode 32 obtained in advance, the negative electrode utilization rate at the first charge is set to 90%, and metallic lithium is deposited on the negative electrode 32. I tried not to. As the cycle characteristics, the capacity retention ratio at the 10th cycle with respect to the initial capacity (capacity at the 10th cycle / initial capacity) × 100 was obtained. The obtained results are shown in Tables 3-6.

表3〜6に示したように、M−X結合を有する軽金属塩を用いた実施例3−1〜3−35,参考例3−36〜3−39によれば、用いていない比較例3−1〜3−6に比べて、容量維持率を向上させることができ、場合によっては初回容量も向上させることができた。また、M−X結合を有する軽金属塩とLiPF6 とを混合して用いた方が、含有量によっては、初回容量および容量維持率をより向上させることができた。更に、M−X結合を有する軽金属塩の含有量を0.01mol/kg以上2.0mol/kg以下とすれば、容量およびサイクル特性を向上させることができることが確認できた。 As shown in Tables 3-6, according to Examples 3-1 to 35-35 and Reference Examples 3-36 to 3-39 using light metal salts having an MX bond, Comparative Example 3 not used Compared to -1 to 3-6, the capacity retention rate could be improved, and in some cases the initial capacity could also be improved. In addition, when the light metal salt having an M—X bond and LiPF 6 were mixed and used, the initial capacity and the capacity retention rate could be further improved depending on the content. Furthermore, it was confirmed that when the content of the light metal salt having an M—X bond is 0.01 mol / kg or more and 2.0 mol / kg or less, the capacity and cycle characteristics can be improved.

すなわち、負極活物質として、リチウムと合金を形成可能な半金属元素の単体であるケイ素を用いても、また、負極活物質層32Bを気相法により形成した場合においても、電解液にM−X結合を有する軽金属塩を含むようにすれば、容量およびサイクル特性を向上させることができることが分かった。また、電解液にM−X結合を有する軽金属塩とLiPF6 とを含むようにすれば、その含有量を調整することにより、より高い効果を得ることができることも分かった。更に、M−X結合を有する軽金属塩の含有量は0.01mol/kg以上2.0mol/kg以下の範囲内が好ましいことも分かった。 That is, even when silicon which is a single metalloid element capable of forming an alloy with lithium is used as the negative electrode active material, or when the negative electrode active material layer 32B is formed by a vapor phase method, M- It was found that the capacity and cycle characteristics can be improved by including a light metal salt having an X bond. It has also been found that if the electrolyte contains a light metal salt having an MX bond and LiPF 6 , a higher effect can be obtained by adjusting the content thereof. Furthermore, it was also found that the content of the light metal salt having an M—X bond is preferably in the range of 0.01 mol / kg to 2.0 mol / kg.

(実施例4−1〜4−13,参考例4−14〜4−17)
負極活物質としてスズを用い、算術平均粗さRaが0.5μm、厚みが25μmの電解銅箔よりなる負極集電体32Aに、電解鍍金によりスズよりなる厚み4μmの負極活物質層32Bを形成したのち、加熱処理して負極32を作製したことを除き、実施例3−1〜3−35,参考例3−36〜3−39と同様にして図3に示したコイン型の二次電池を作製した。その際、軽金属塩の種類および含有量は表7,8に示したように変化させた。
(Examples 4-1 to 4-13, Reference examples 4-14 to 4-17)
Tin is used as the negative electrode active material, and a negative electrode active material layer 32B having a thickness of 4 μm made of tin is formed by electrolytic plating on a negative electrode current collector 32A made of an electrolytic copper foil having an arithmetic average roughness Ra of 0.5 μm and a thickness of 25 μm. After that, the coin-type secondary battery shown in FIG. 3 was obtained in the same manner as in Examples 3-1 to 35-35 and Reference Examples 3-36 to 3-39 except that the negative electrode 32 was produced by heat treatment. Was made. At that time, the type and content of the light metal salt were changed as shown in Tables 7 and 8.

Figure 2008288214
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Figure 2008288214
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このうち実施例4−1は、化10で表されるジフルオロ[オキソラト−O,O’]ホウ酸リチウムを用いたものであり、実施例4−2〜4−7は、ジフルオロ[オキソラト−O,O’]ホウ酸リチウムと他の軽金属塩とを混合して用いたものである。実施例4−8は、化11で表されるテトラフルオロ[オキソラト−O,O’]リン酸リチウムを用いたものであり、実施例4−9は、テトラフルオロ[オキソラト−O,O’]リン酸リチウムと他の軽金属塩とを混合して用いたものである。実施例4−10は、化13で表されるジフルオロジ[オキソラト−O,O’]リン酸リチウムを用いたものであり、実施例4−11は、ジフルオロジ[オキソラト−O,O’]リン酸リチウムと他の軽金属塩とを混合して用いたものである。実施例4−12は、化14で表されるトリス[オキソラト−O,O’]リン酸リチウムを用いたものであり、実施例4−13は、トリス[オキソラト−O,O’]リン酸リチウムと他の軽金属塩とを混合して用いたものである。参考例4−14は、化15で表されるビス[1,2−ベンゼンジオラト(2−)−O,O’]ホウ酸リチウムを用いたものであり、参考例4−15は、ビス[1,2−ベンゼンジオラト(2−)−O,O’]ホウ酸リチウムと他の軽金属塩とを混合して用いたものである。参考例4−16は、化16で表されるトリス[1,2−ベンゼンジオラト(2−)−O,O’]リン酸リチウムを用いたものであり、参考例4−17は、トリス[1,2−ベンゼンジオラト(2−)−O,O’]リン酸リチウムと他の軽金属塩とを混合して用いたものである。   Among them, Example 4-1 uses difluoro [oxolato-O, O ′] lithium borate represented by Chemical formula 10, and Examples 4-2 to 4-7 show difluoro [oxolato-O]. , O ′] lithium borate and other light metal salts are mixed and used. Example 4-8 uses tetrafluoro [oxolato-O, O ′] lithium phosphate represented by Chemical Formula 11, and Example 4-9 uses tetrafluoro [oxolato-O, O ′]. It is a mixture of lithium phosphate and other light metal salts. Example 4-10 uses lithium difluorodi [oxolato-O, O ′] lithium phosphate represented by Chemical formula 13, and Example 4-11 uses difluorodi [oxolato-O, O ′] phosphoric acid. This is a mixture of lithium and other light metal salts. In Example 4-12, tris [oxolato-O, O ′] lithium phosphate represented by Chemical formula 14 was used, and in Example 4-13, tris [oxolato-O, O ′] phosphoric acid was used. This is a mixture of lithium and other light metal salts. Reference Example 4-14 uses bis [1,2-benzenediolato (2-)-O, O ′] lithium borate represented by Chemical Formula 15, and Reference Example 4-15 is a bis [1,2-Benzenediolato (2-)-O, O ′] lithium borate and other light metal salts are used in combination. Reference Example 4-16 uses tris [1,2-benzenediolato (2-)-O, O ′] lithium phosphate represented by Chemical Formula 16, and Reference Example 4-17 includes Tris. [1,2-Benzenediolato (2-)-O, O ′] lithium phosphate and other light metal salts are used in combination.

なお、実施例4−1〜4−13,参考例4−14〜4−17についても、得られた負極32をXPSおよびAESにより分析したところ、負極活物質層32Bが、負極集電体32Aとの界面の少なくとも一部において負極集電体32Aと合金化していることが確認された。   In Examples 4-1 to 4-13 and Reference Examples 4-14 to 4-17, when the obtained negative electrode 32 was analyzed by XPS and AES, the negative electrode active material layer 32B was found to be a negative electrode current collector 32A. It was confirmed that at least a part of the interface with the negative electrode current collector 32A was alloyed.

また、実施例4−1〜4−13,参考例4−14〜4−17に対する比較例4−1〜4−6として、電解質塩としてLiPF6 ,LiBF4 ,LiClO4 ,LiAsF6 ,LiN(CF3 SO2 2 あるいはLiC(CF3 SO2 3 のいずれか1種類のみを用いると共に、その含有量を溶媒に対して1.0mol/kgとしたことを除き、他は実施例4−1〜4−13,参考例4−14〜4−17と同様にして二次電池を作製した。 Further, as Comparative Examples 4-1 to 4-6 with respect to Examples 4-1 to 4-13 and Reference Examples 4-14 to 4-17, LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , LiN ( Except that only one of CF 3 SO 2 ) 2 and LiC (CF 3 SO 2 ) 3 was used and the content thereof was 1.0 mol / kg with respect to the solvent, the others were as in Example 4- Secondary batteries were fabricated in the same manner as in 1-4-13 and Reference Examples 4-14 to 4-17.

作製した実施例4−1〜4−13,参考例4−14〜4−17および比較例4−1〜4−6の二次電池について、実施例3−1〜3−35,参考例3−36〜3−39と同様にして充放電試験を行い、初回容量および10サイクル目の容量維持率をそれぞれ調べた。得られた結果を表7,8に示す。   Regarding the fabricated secondary batteries of Examples 4-1 to 4-13, Reference Examples 4-14 to 4-17 and Comparative Examples 4-1 to 4-6, Examples 3-1 to 35-35, Reference Example 3 The charge / discharge test was conducted in the same manner as in −36 to 3-39, and the initial capacity and the capacity retention rate at the 10th cycle were examined. The obtained results are shown in Tables 7 and 8.

表7,8に示したように、M−X結合を有する軽金属塩を用いた実施例4−1〜4−13,参考例4−14〜4−17によれば、用いていない比較例4−1〜4−6に比べて、容量維持率を向上させることができ、場合によっては初回容量も向上させることができた。また、M−X結合を有する軽金属塩とLiPF6 とを混合して用いた方が、より高い効果を得ることができた。 As shown in Tables 7 and 8, according to Examples 4-1 to 4-13 and Reference Examples 4-14 to 4-17 using light metal salts having an M—X bond, Comparative Example 4 not used Compared to -1 to 4-6, the capacity retention rate could be improved, and in some cases the initial capacity could also be improved. In addition, it was possible to obtain a higher effect when the light metal salt having an M—X bond and LiPF 6 were mixed and used.

すなわち、負極活物質層32Bを液相法により形成した場合においても、電解液にM−X結合を有する軽金属塩を含むようにすれば、容量およびサイクル特性を向上させることができることが分かった。また、電解液にM−X結合を有する軽金属塩とLiPF6 とを含むようにすれば、より高い効果を得ることができることも分かった。 That is, it was found that even when the negative electrode active material layer 32B was formed by a liquid phase method, the capacity and cycle characteristics could be improved if the electrolyte contained a light metal salt having an MX bond. It has also been found that higher effects can be obtained if the electrolyte contains a light metal salt having an MX bond and LiPF 6 .

(実施例5−1〜5−8)
負極活物質としてスズを用い、算術平均粗さRaが0.5μm、厚みが25μmの電解銅箔よりなる負極集電体32Aに、焼結法によりスズよりなる負極活物質層32Bを形成したことを除き、実施例3−1〜3−35,参考例3−36〜3−39と同様にして図3に示したコイン型の二次電池を作製した。具体的には、スズ粉末と、結着剤であるポリフッ化ビニリデンとを、スズ:ポリフッ化ビニリデン=95:5の質量比で混合し、これを溶剤であるN−メチル−2−ピロリドンに分散させて負極集電体32Aに塗布して乾燥させ、加圧したのち、200℃で焼成することにより負極活物質層32Bを形成し、負極32を作製した。軽金属塩の種類および含有量は表9に示したように変化させた。
(Examples 5-1 to 5-8)
A negative electrode active material layer 32B made of tin was formed by a sintering method on a negative electrode current collector 32A made of an electrolytic copper foil having an arithmetic average roughness Ra of 0.5 μm and a thickness of 25 μm, using tin as the negative electrode active material. The coin-type secondary battery shown in FIG. 3 was fabricated in the same manner as in Examples 3-1 to 35-35 and Reference Example 3-36 to 3-39 except for. Specifically, tin powder and polyvinylidene fluoride as a binder are mixed at a mass ratio of tin: polyvinylidene fluoride = 95: 5 and dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent. After being applied to the negative electrode current collector 32A, dried and pressurized, the negative electrode active material layer 32B was formed by firing at 200 ° C., and the negative electrode 32 was produced. The types and contents of light metal salts were changed as shown in Table 9.

Figure 2008288214
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このうち実施例5−1は、化12で表されるビス[オキソラト−O,O’]ホウ酸リチウムを用いたものであり、実施例5−2〜5−8は、ビス[オキソラト−O,O’]ホウ酸リチウムと他の軽金属塩とを混合して用いたものである。   Among them, Example 5-1 uses bis [oxolato-O, O ′] lithium borate represented by Chemical Formula 12, and Examples 5-2 to 5-8 are bis [oxolato-O]. , O ′] lithium borate and other light metal salts are mixed and used.

なお、実施例5−1〜5−8についても、得られた負極32をXPSおよびAESにより分析したところ、負極活物質層32Bが、負極集電体32Aとの界面の少なくとも一部において負極集電体32Aと合金化していることが確認された。   In addition, in Examples 5-1 to 5-8, when the obtained negative electrode 32 was analyzed by XPS and AES, the negative electrode active material layer 32B was found to have a negative electrode current collector at least at a part of the interface with the negative electrode current collector 32A. It was confirmed that it was alloyed with the electric body 32A.

また、実施例5−1〜5−8に対する比較例5−1として、電解質塩としてLiPF6 を用いると共に、その含有量を溶媒に対して1.0mol/kgとしたことを除き、他は実施例5−1〜5−8と同様にして二次電池を作製した。 In addition, as Comparative Example 5-1 with respect to Examples 5-1 to 5-8, except that LiPF 6 was used as an electrolyte salt and the content thereof was 1.0 mol / kg with respect to the solvent, the others were carried out. Secondary batteries were fabricated in the same manner as in Examples 5-1 to 5-8.

作製した実施例5−1〜5−8および比較例5−1の二次電池について、実施例3−1〜3−35,参考例3−36〜3−39と同様にして充放電試験を行い、初回容量および10サイクル目の容量維持率をそれぞれ調べた。得られた結果を表9に示す。   For the fabricated secondary batteries of Examples 5-1 to 5-8 and Comparative Example 5-1, charge / discharge tests were performed in the same manner as in Examples 3-1 to 35-35 and Reference Examples 3-36 to 3-39. The initial capacity and the capacity retention rate at the 10th cycle were examined. Table 9 shows the obtained results.

表9に示したように、M−X結合を有する軽金属塩を用いた実施例5−1〜5−8によれば、用いていない比較例5−1に比べて、容量維持率を向上させることができ、場合によっては初回容量も向上させることができた。また、M−X結合を有する軽金属塩とLiPF6 とを混合して用いた方が、より高い効果を得ることができた。 As shown in Table 9, according to Examples 5-1 to 5-8 using the light metal salt having an M—X bond, the capacity retention rate is improved as compared with Comparative Example 5-1, which is not used. In some cases, the initial capacity could be improved. In addition, it was possible to obtain a higher effect when the light metal salt having an M—X bond and LiPF 6 were mixed and used.

すなわち、負極活物質層32Bを焼結法により形成した場合においても、電解液にM−X結合を有する軽金属塩を含むようにすれば、容量およびサイクル特性を向上させることができることが分かった。また、電解液にM−X結合を有する軽金属塩とLiPF6 とを含むようにすれば、より高い効果を得ることができることも分かった。 That is, it was found that even when the negative electrode active material layer 32B is formed by a sintering method, the capacity and cycle characteristics can be improved if the electrolyte contains a light metal salt having an MX bond. It has also been found that higher effects can be obtained if the electrolyte contains a light metal salt having an MX bond and LiPF 6 .

なお、上記実施例では、M−X結合を有する軽金属塩について具体的に例を挙げて説明したが、上述した効果はその構造に起因するものと考えられる。よって、他のM−X結合を有する軽金属塩を用いても同様の結果を得ることができる。また、上記実施例では、電解液を用いる場合について説明したが、ゲル状の電解質を用いても同様の結果を得ることができる。   In the above examples, the light metal salt having an M—X bond has been described with a specific example, but the above-described effects are considered to be due to the structure. Therefore, similar results can be obtained even if other light metal salts having M—X bonds are used. Moreover, although the case where the electrolytic solution is used has been described in the above embodiment, the same result can be obtained even when a gel electrolyte is used.

以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態および実施例では、電解液または固体状の電解質の1種であるゲル状の電解質を用いた二次電池について説明したが、本発明は、他の電解質を用いた二次電池にも同様に適用することができる。他の電解質としては、例えば、イオン伝導性を有する高分子化合物に電解質塩を分散させた高分子固体電解質、イオン伝導性セラミックス,イオン伝導性ガラスあるいはイオン性結晶などよりなるイオン伝導性無機化合物、またはこれらのイオン伝導性無機化合物と電解液とを混合したもの、またはこれらのイオン伝導性無機化合物とゲル状の電解質あるいは高分子固体電解質とを混合したものが挙げられる。   Although the present invention has been described with reference to the embodiments and examples, the present invention is not limited to the above embodiments and examples, and various modifications can be made. For example, in the above embodiments and examples, a secondary battery using a gel electrolyte, which is one of an electrolytic solution or a solid electrolyte, has been described. However, the present invention provides a secondary battery using another electrolyte. The same applies to batteries. Other electrolytes include, for example, a polymer solid electrolyte in which an electrolyte salt is dispersed in a polymer compound having ion conductivity, an ion conductive inorganic compound made of ion conductive ceramics, ion conductive glass or ionic crystals, Or what mixed these ion conductive inorganic compounds and electrolyte solution, or what mixed these ion conductive inorganic compounds, gel-like electrolyte, or polymer solid electrolyte is mentioned.

また、上記実施の形態および実施例では、巻回構造を有する円筒型の二次電池、あるいはコイン型の二次電池について説明したが、本発明は他の構造、例えば巻回構造を有する楕円型あるいは多角形型の二次電池、または正極および負極を折り畳んだりあるいは積み重ねた構造を有する二次電池についても同様に適用することができる。更に、ボタン型,角型あるいはカード型などの二次電池についても適用することができる。   In the above-described embodiments and examples, a cylindrical secondary battery having a winding structure or a coin-type secondary battery has been described. However, the present invention has other structures, for example, an elliptical type having a winding structure. Alternatively, the present invention can be similarly applied to a polygonal secondary battery or a secondary battery having a structure in which a positive electrode and a negative electrode are folded or stacked. Furthermore, the present invention can also be applied to a secondary battery such as a button type, a square type or a card type.

本発明の一実施の形態に係る二次電池の構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the structure of the secondary battery which concerns on one embodiment of this invention. 図1に示した二次電池における巻回電極体の一部を拡大して表す断面図である。It is sectional drawing which expands and represents a part of winding electrode body in the secondary battery shown in FIG. 本発明の実施例で形成した二次電池の構成を表す断面図である。It is sectional drawing showing the structure of the secondary battery formed in the Example of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

11…電池缶、12,13…絶縁板、14…電池蓋、15…安全弁機構、15A…ディスク板、16…熱感抵抗素子、17,36…ガスケット、20…巻回電極体、21,31…正極、21A,31A…正極集電体、21B,31B…正極活物質層、22,32…負極、22A,32A…負極集電体、22B,32B…負極活物質層、23,33…セパレータ、24…センターピン、25…正極リード、26…負極リード、34…外装缶、35…外装カップ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Battery can, 12, 13 ... Insulation board, 14 ... Battery cover, 15 ... Safety valve mechanism, 15A ... Disc board, 16 ... Heat sensitive resistance element, 17, 36 ... Gasket, 20 ... Winding electrode body, 21 and 31 ... Positive electrode, 21A, 31A ... Positive electrode current collector, 21B, 31B ... Positive electrode active material layer, 22, 32 ... Negative electrode, 22A, 32A ... Negative electrode current collector, 22B, 32B ... Negative electrode active material layer, 23, 33 ... Separator 24 ... Center pin, 25 ... Positive electrode lead, 26 ... Negative electrode lead, 34 ... Exterior can, 35 ... Exterior cup.

Claims (11)

正極および負極と共に電解質を備えたリチウムイオン二次電池であって、
前記負極は、負極集電体と、前記負極集電体に設けられた負極活物質層とを有し、
前記負極活物質層は、負極活物質として、ケイ素の単体、ケイ素の合金、スズの単体、スズの合金、SiB4 、SiB6 、Mg2 Si、Mg2 Sn、Ni2 Si、TiSi2 、MoSi2 、CoSi2 、NiSi2 、CaSi2 、CrSi2 、Cu5 Si、FeSi2 、MnSi2 、NbSi2 、TaSi2 、VSi2 、WSi2 、ZnSi2 、SiC、Si3 4 、Si2 2 O、SiOv (0<v≦2)、SnOw (0<w≦2)、SnSiO3 、LiSiOおよびLiSnOからなる群のうちの少なくとも1種を含み、
前記電解質は、化1で表されるジフルオロ[オキソラト−O,O’]ホウ酸リチウム、化2で表されるテトラフルオロ[オキソラト−O,O’]リン酸リチウム、化3で表されるビス[オキソラト−O,O’]ホウ酸リチウム、化4で表されるジフルオロジ[オキソラト−O,O’]リン酸リチウムおよび化5で表されるトリス[オキソラト−O,O’]リン酸リチウムのうちのいずれか1種のリチウム塩を含むリチウムイオン二次電池。
Figure 2008288214
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Figure 2008288214
Figure 2008288214
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A lithium ion secondary battery comprising an electrolyte together with a positive electrode and a negative electrode,
The negative electrode has a negative electrode current collector and a negative electrode active material layer provided on the negative electrode current collector,
The negative electrode active material layer includes, as a negative electrode active material, silicon simple substance, silicon alloy, tin simple substance, tin alloy, SiB 4 , SiB 6 , Mg 2 Si, Mg 2 Sn, Ni 2 Si, TiSi 2 , MoSi. 2, CoSi 2, NiSi 2, CaSi 2, CrSi 2, Cu 5 Si, FeSi 2, MnSi 2, NbSi 2, TaSi 2, VSi 2, WSi 2, ZnSi 2, SiC, Si 3 N 4, Si 2 N 2 Including at least one member selected from the group consisting of O, SiO v (0 <v ≦ 2), SnO w (0 <w ≦ 2), SnSiO 3 , LiSiO and LiSnO;
The electrolyte includes lithium difluoro [oxolato-O, O ′] lithium borate represented by chemical formula 1, lithium tetrafluoro [oxolato-O, O ′] lithium phosphate represented by chemical formula 2, and bis represented by chemical formula 3. Lithium [oxolato-O, O ′] lithium borate, difluorodi [oxolato-O, O ′] lithium phosphate represented by chemical formula 4 and tris [oxolato-O, O ′] lithium phosphate represented by chemical formula 5 A lithium ion secondary battery comprising any one of the lithium salts.
Figure 2008288214
Figure 2008288214
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Figure 2008288214
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前記負極活物質層は、負極集電体との界面の少なくとも一部において負極集電体と合金化している請求項1記載のリチウムイオン二次電池。   The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the negative electrode active material layer is alloyed with the negative electrode current collector at least at a part of the interface with the negative electrode current collector. 前記負極活物質層は、気相法,液相法および焼結法からなる群のうちの少なくとも1つの方法により形成された請求項1記載のリチウムイオン二次電池。   The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the negative electrode active material layer is formed by at least one method selected from the group consisting of a vapor phase method, a liquid phase method, and a sintering method. 前記電解質は更に溶媒を含み、前記リチウム塩の含有量は、前記溶媒に対して0.01mol/kg以上2.0mol/kg以下である請求項1記載のリチウムイオン二次電池。   The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the electrolyte further includes a solvent, and the content of the lithium salt is 0.01 mol / kg or more and 2.0 mol / kg or less with respect to the solvent. 前記電解質は、更に、LiPF6 、LiBF4 、LiClO4 、LiAsF6 、化6で表されるリチウム塩および化7で表されるリチウム塩からなる群のうちの少なくとも1種を含む請求項1記載のリチウムイオン二次電池。
Figure 2008288214
(式中、mおよびnは1以上の整数である。)
Figure 2008288214
(式中、p,qおよびrは1以上の整数である。)
2. The electrolyte further includes at least one selected from the group consisting of LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAsF 6 , a lithium salt represented by Formula 6 and a lithium salt represented by Formula 7: Lithium ion secondary battery.
Figure 2008288214
(In the formula, m and n are integers of 1 or more.)
Figure 2008288214
(In the formula, p, q and r are integers of 1 or more.)
前記電解質は、更に、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニリデンとポリヘキサフルオロプロピレンとの共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリフォスファゼン、ポリシロキサン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリル−ブタジエンゴム、ポリスチレンおよびポリカーボネートからなる群のうちのいずれか1種、またはイオン伝導性無機化合物を含む請求項1記載のリチウムイオン二次電池。   The electrolyte further includes polyacrylonitrile, polyvinylidene fluoride, a copolymer of polyvinylidene fluoride and polyhexafluoropropylene, polytetrafluoroethylene, polyhexafluoropropylene, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyphosphazene, polysiloxane, Any one of the group consisting of polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polymethyl methacrylate, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, styrene-butadiene rubber, nitrile-butadiene rubber, polystyrene and polycarbonate, or an ion conductive inorganic compound The lithium ion secondary battery of Claim 1 containing. 前記正極は、リチウム(Li)と、コバルト(Co),ニッケル(Ni)およびマンガン(Mn)からなる群のうちの少なくとも1種と、酸素(O)とを含むリチウム含有化合物を含有する請求項1記載のリチウムイオン二次電池。   The positive electrode contains a lithium-containing compound containing lithium (Li), at least one selected from the group consisting of cobalt (Co), nickel (Ni), and manganese (Mn), and oxygen (O). The lithium ion secondary battery according to 1. 前記負極は、更に、炭素材料を含む請求項1記載のリチウムイオン二次電池。   The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the negative electrode further contains a carbon material. 前記負極集電体の表面粗さは、算術平均粗さで0.1μm以上である請求項1記載のリチウムイオン二次電池。   The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the surface roughness of the negative electrode current collector is an arithmetic average roughness of 0.1 μm or more. 前記リチウム塩は、化2で表されるテトラフルオロ[オキソラト−O,O’]リン酸リチウムまたは化4で表されるジフルオロジ[オキソラト−O,O’]リン酸リチウムである請求項1記載のリチウムイオン二次電池。   2. The lithium salt is tetrafluoro [oxolato-O, O ′] lithium phosphate represented by Chemical Formula 2 or difluorodi [oxolato-O, O ′] lithium phosphate represented by Chemical Formula 4 Lithium ion secondary battery. 負極活物質層は、負極活物質として、ケイ素の単体、ケイ素の合金、スズの単体およびスズの合金のうちの少なくとも1種を含む請求項1記載のリチウムイオン二次電池。   2. The lithium ion secondary battery according to claim 1, wherein the negative electrode active material layer contains at least one of a simple substance of silicon, a silicon alloy, a simple substance of tin, and a tin alloy as the negative electrode active material.
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